URDF机器人建模
相关urdf代码链接:
/download/weixin_43262513/10990016
1.urdf介绍
URDF(Unified Robot Description Format)，统一机器人描述格式，是一种特殊的xml格式，用来描述一个机器人. 在ROS中，urdf功能包包含一个urdf格式文件的C++解析器，这样，任何通过统一编码格式设计的机器人都可以通过该解析器得到一个可视化的模型.
具体介绍参考：
/p/21252651
URDF创造的机器人模型包含的内容有：
连杆 link关节 joint运动学参数 axis动力学参数 dynamics可视化模型 visual碰撞检测模型 collision
具体xml模型如下图：
2.urdf模型具体介绍
（1）link（link代码称之为link标签）
具体形态如图：
代码如图：
（2）joint连杆（joint代码称之为连杆标签）
介绍：
物理模型：
主关节：parent link
子关节：child link ，必须指定主关节和子关节
代码如下：
其他一些参考标签：
连杆分类：
（3）完整的机器人模型------->由若干个link标签个joint标签组成
具体代码如下：
2.创建urdf功能包模型
（相关文件已经上传，移植过程下载的资源介绍里面有）
步骤一：catkin_ws/src目录下，执行：
catkin_create_pkg mbot_description urdf xacro
步骤二：mbot_description文件夹下创建文件夹
urdf------------>放置模型具体文件
meshes------->机器人外观纹理等参数的描述文件
launch--------->启动相关文件
config---------->相关功能包的配置文件，rviz相关显示的配置文件
步骤三：
launch文件夹，创建display_mbot_base_urdf.launch，
导入源码：
<launch><!-- 加载的参数名字叫robot_description，具体内容是urdf相关模型的路径 --><param name="robot_description" textfile="$(find mbot_description)/urdf/mbot_base.urdf" /><!-- 设置GUI参数，显示关节控制插件 --><param name="use_gui" value="true"/><!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态 --><node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" /><!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf --><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" /><!-- 运行rviz可视化界面，保存每次打开之后的相关插件，保存到config文件夹下面 --><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_description)/config/mbot_urdf.rviz" required="true" /></launch>
注意：
…
3.创建小车车体模型
（1）urdf文件夹下创建mbot_base.urdf，
写入代码（下面代码插入都在我空下来的大片地方这里）：
<?xml version="1.0" ?><robot name="mbot"><link name="base_link"><visual><origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" /><!-- link坐标位置，放在最中央 ，xyz单位是米，rpy单位是弧度--><geometry><cylinder length="0.16" radius="0.20"/></geometry><!-- 机器人的外观效果，使用圆柱体，高0.16，半径0.20 --><material name="yellow"><color rgba="1 0.4 0 1"/></material><!-- 通过rgba来描述颜色，颜色命名为yellow,a为1是不透明--></visual><!--visual指的是一些物理属性的标签 --></link></robot>
（2）打开终端查看效果：
roslaunch mbot_description display_mbot_base_urdf.launch
（2）创建左右侧车轮
如何插入代码，见（1）
<joint name="left_wheel_joint" type="continuous"><!-- joint名字为left_wheel_joint，属性为continuous，即无限旋转--><origin xyz="0 0.19 -0.05" rpy="0 0 0"/><!-- 坐标位置，在base_link基础上，Y偏移0.19，z偏移-0.05--><parent link="base_link"/><child link="left_wheel_link"/><!-- 主关节：base_link，上面的圆柱形车体--><!-- 子关节：left_wheel_link，左轮--><!-- 主关节最后是一个，本代码是base_link--><axis xyz="0 1 0"/><!--left_wheel_link绕某一个轴做旋转，指定为Y轴 --></joint><!--joint用来连接两个link--><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><!--左轮信息-->
（2）打开终端查看效果：
roslaunch mbot_description display_mbot_base_urdf.launch
查看效果：
可以吧左面：robotmodel选项取消，可以看到当前小车主体和轮子之间的TF坐标位置。
（3）创建小车右轮
（1）创建右轮link，讲解见左轮备注，不再赘述。
<joint name="right_wheel_joint" type="continuous"><origin xyz="0 -0.19 -0.05" rpy="0 0 0"/><!-- 坐标位置，在base_link基础上，Y偏移-0.19，z偏移-0.05，与左轮正好相反--><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>
（4）创建模型前后支撑轮
代码插入：
<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" /><!--用圆形轮子代替 --></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>
4.相关传感器模型的建立。
urdf文件中，创建3 个文件。
mbot_with_camera.urdf 摄像头模型文件
mbot_with_kinect.urdf Kinect模型文件
mbot_with_laser.urdf 雷达模型相关文件
Kinect加在方式有所不同，Kinect直接加载Kinect的纹理描述文件！！！！！！！！！
（1）mbot_with_camera.urdf 摄像头模型文件
在最后加入摄像头模型，讲解不在赘述。
（1）mbot_with_camera.urdf 文件输入代码
<?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><link name="camera_link"><visual><origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.03 0.04 0.04" /><!--外观是个盒子模拟成摄像头，长宽高分别是0.03 0.04 0.04--></geometry><material name="black"><color rgba="0 0 0 0.95"/></material></visual></link><joint name="camera_joint" type="fixed"><origin xyz="0.17 0 0.10" rpy="0 0 0"/><parent link="base_link"/><child link="camera_link"/></joint></robot>
（2）终端输入：
roslaunch mbot_description display_mbot_with_camera_urdf.launch
（2）mbot_with_laser.urdf 雷达模型相关文件
（1）mbot_with_laser.urdf文件输入代码：
<?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><link name="laser_link"><visual><origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder length="0.05" radius="0.05"/></geometry><material name="black"/></visual></link><joint name="laser_joint" type="fixed"><origin xyz="0 0 0.105" rpy="0 0 0"/><parent link="base_link"/><child link="laser_link"/></joint></robot>
（2）终端输入：
roslaunch mbot_description display_mbot_with_laser_urdf.launch
（3）mbot_with_kinect.urdf Kinect模型
Kinect加在方式有所不同，Kinect直接加载Kinect的纹理描述文件
（1）meshes文件中创建纹理描述信息。
相关文件见我文章开头的资源链接。
新建文件名称： kinect.dae
写入代码，（文件过大，不能上传）
（2）mbot_with_kinect.urdf 写入代码
<?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><link name="kinect_link"><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 1.5708"/><geometry><mesh filename="package://mbot_description/meshes/kinect.dae" /><!--直接加载Kinect的外观纹理描述文件--></geometry></visual></link><joint name="laser_joint" type="fixed"><origin xyz="0.15 0 0.11" rpy="0 0 0"/><parent link="base_link"/><child link="kinect_link"/></joint></robot>
（3）终端输入：
roslaunch mbot_description display_mbot_with_kinect_urdf.launch
5.检查urdf模型整体结构
（1）切换到urdf文件件中。
（2）运行代码
urdf_to_graphiz mbot_base.urdf
可以看到urdf文件中生成两个文件，打开pdf文件,即可看到
各种关系模型。
其他同理，不在展示。
（3）其他分享
ROS学习笔记------ROS机器人系统设计-----基础编程 day 7 /3/2 帅某（URDF机器人建模 urdf功能包的建立 urdf相关模型建立代码已经上传）
