ROS2自学笔记：URDF机器人建模
一般机器人可以分为以下四个部件：硬件系统，驱动系统，传感系统，控制系统
URDF（统一机器人描述格式）：
1 使用xml文件格式
2 包含link和joint，link为刚体部分，joint为连杆，驱动部分
link：
描述机器人外观，物理属性，碰撞体积，每个link会成为一个坐标系
joint
描述两个link间关系，有以下6类：
continuous：绕轴无限旋转
revolute：绕轴旋转，有角度限制
prismatic：沿轴线滑动，有距离上限
fixed：无法一定
floating：允许平移和旋转
planar：允许平面正交向平移旋转
ROS2里平动默认单位为米，转动单位为弧度
<?xml version="1.0" ?>
<robot name="mbot">
<link name="base_link">
<visual>
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="0.16" radius="0.20"/>
</geometry>
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0 0.19 -0.05" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="left_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="left_wheel_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="0.06" length = "0.025"/>
</geometry>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 0.9"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="right_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0 -0.19 -0.05" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="right_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="right_wheel_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="0.06" length = "0.025"/>
</geometry>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 0.9"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="front_caster_joint" type="continuous">
<origin xyz="0.18 0 -0.095" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="front_caster_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="front_caster_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.015" />
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 0.95"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="back_caster_joint" type="continuous">
<origin xyz="-0.18 0 -0.095" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="back_caster_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="back_caster_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.015" />
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 0.95"/>
</material>
</visual>
</link>
</robot>
实现效果在rviz中如下
该机器人有一个圆柱底座，两个驱动轮，两个支撑万向轮
声明robot，在robot里面包含link和joint
<link name="base_link">
<visual>
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="0.16" radius="0.20"/>
</geometry>
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
声明base_link，及基座
1 这这里
2
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
在坐标系位置，此时坐标位置和旋转角度都为0
3
<geometry>
<cylinder length="0.16" radius="0.20"/>
</geometry>
设置形状为圆柱，高0.16m，半径0.20m
4
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
声明材料名称及颜色（用BGR模型），a代表透明度
<link name="left_wheel_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="0.06" length = "0.025"/>
</geometry>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 0.9"/>
</material>
</visual>
</link>
左轮，名称left_wheel_link
1
这里x方向旋转1.5707弧度（90°），使得圆柱体竖直
其余参数和base_link类似
<joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0 0.19 -0.05" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="left_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
基座和左轮连接
1
连接点坐标
2 type=“continuous”
连接类型为continuous
3
parent link为被连接的link，此处为base_link
4
child link为连接并在parent link上运动的link，此处为left_wheel_link
右轮和左轮程序基本相同
前万向轮
<link name="front_caster_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.015" />
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 0.95"/>
</material>
</visual>
</link>
这里注意一点：
<sphere radius="0.015" />
球形声明时只用标明半径，此时0.015米
其他和前面基本相同
在URDF里导入外部模型
<link name="kinect_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 1.5708"/>
<geometry>
<mesh filename="package://learning_urdf/meshes/kinect.dae" />
</geometry>
</visual>
</link>
<joint name="kinect_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 0.11" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="kinect_link"/>
</joint>
1
<geometry>
<mesh filename="package://learning_urdf/meshes/kinect.dae" />
</geometry>
引入外部一个建模好的零件模型，名称kinect
查看urdf模型结构：
在urdf文件存储路径下使用命令
urdf_to_graphiz （urdf文件名）
可以得到urdf文件描述的机器人模型示意图pdf，该pdf也在urdf文件存储路径下
注：如果找不到命令，要安装相关工具
sudo apt install liburdfdom-tools
