机器人仿真-gazebo学习笔记（3）URDF和机器人模型

1.URDF简介

URDF(统一机器人麦哦书格式)是ROS中的重要机器人模型描述格式，ROS提供了URDF文件的c++解析器，可以解析URDF文件中使用XML格式的机器人模型。

 urdf - ROS Wiki

自己查阅ros官方对URDF的介绍其实会强于大部分网上流传的文章。

1.URDF文件常用的XML标签

1.标签

·作用:描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，例如：

        1.尺寸（size）

        2.颜色（color）

        3.形状（shape）

        4.惯性矩阵（inertial matrix）

        5.碰撞参数（collision properties）等

·URDF模型中的link结构图：

·标签的URDF基本语法：

· · · · · · · · · ·

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标签	简介
	描述机器人link部分的外观参数
	描述link的惯性参数
	描述link的碰撞属性

碰撞检测区域（link区域）大于可见的区域，只要有物体和collision区域碰撞那就是和link发生了碰撞。

 2.标签

·作用:描述机器人关节的运动学和动力学属性，包括关节运动的位置和速度限制。

六种机器人关节运动形式（URDF模型的joint类型）:

关节类型	简介
continuous	旋转关节，可以围绕单轴无线旋转
revolute	旋转关节，类似continuous，但旋转角度有极限
prismatic	滑动关节，沿某一轴线移动的关节，有位置极限
planar	平面关节，允许在平面正交方向平移或旋转
floating	浮动关节，允许进行平移、旋转运动
fixed	固定关节，不允许运动的特殊关节

机器人关节（joint）的作用是连接两个刚体（link），被连接的连个刚体分别被称为parent link和child link ，对应了父级和子级的关系。

·URDF模型的joint结构图：

·标签的URDF基本语法：

 

       

       

       

       

       

        ....

标签	简介
	父级刚体
	子级刚体
	关节参考位置，用来校准关节的绝对位置
	描述关节物理属性，包括阻尼值、物理静摩擦力等
	描述运动的一些极限值，包括关节运动的上下限位置、速度限制等
	描述该关节与已有关节的关系
	描述安全控制器参数

3.标签

·作用:机器人模型的最顶层标签，标签和标签必须包含在标签内。

·URDF模型的robot结构图：

 ·标签的URDF基本语法：

        ........

        ........

        ........

         ........

4.标签

·作用:描述机器人模型在gazebo仿真需要的参数，包括机器人材料属性、gazebo插件等。只有在gazebo仿真才需要

·标签的URDF基本语法：

        Gazebo/Black

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 2.创建URDF模型

ros中，机器人模型一般会放在RobotName_description功能包下。

1.创建机器人描述功能包

catkin_create_pkg myrobot urdf xacro

myrobot功能包当中会包含urdf、meshes、launch、config四个文件夹。

·urdf:存放机器人模型的urdf文件和xacro文件

·meshes:放置URDF中引用的模型渲染文件

·launch:保存相关启动文件

·config:保存rviz配置文件

3.URDF命令行工具

·作用：检查、梳理模型文件。

1.安装liburdfdom-tools

sudo apt install liburdfdom-tools

如果安装出现问题，先看一下自己是否换源了。

2.check_urdf命令

·作用:解析URDF文件，并显示解析过程中发现的问题

check_urdf mybot.urdf 

3.urdf_to_graphiz命令

·作用:查看URDF模型的整体结构。

打开生存的pdf文件就能看见URDF的模型结构

4.URDF模型解析

为了让大家更好的了解URDF模型，我会简单解析一下URDF模型

1.第一行声明文件是使用XML描述，第二行是使用标签定义一个机器人模型，机器人名字为"mybot"

2.机器人底盘link,标签描述底盘的惯性参数，重量，惯性矩阵;标签描述底盘的外观参数，在rviz和gazebo中会按照描述显示出来，底盘几何图形是一个长宽高分别为0.25m、0.16m、0.05m的长方体,旋转姿态，起点xyz坐标，颜色为蓝色;标签描述物体的碰撞属性。（后面的link都差不多）

3.左轮link

4.左轮joint，用于将左轮与底盘连接，为旋转关节，连接坐标为0，0，-1，父级link和子级link，旋转姿态和起点坐标。（后续的joint都差不多）

5.万向轮link，万向轮为一个球体

6.万向轮joint

5.在rviz中显示机器人模型

roslaunch bingda_tutorials display_robot.launch 

6.在gazebo中显示机器人模型

roslaunch bingda_tutorials gazebo_robot.launch