ROS 详细讲解URDF机器人建模，配套launch文件，配套meshes文件

配套代码 提取码: 2ri9

创建工作空间

$ mkdir -p ~/catkin_ws/src/
$ cd catkin_ws/src/
$ catkin_init_workspace 
$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make
$ cd src/
$ catkin_create_pkg mbot_description urdf xacro
$ cd mbot_description/
$ mkdir -p urdf
$ mkdir -p meshes
$ mkdir -p launch
$ mkdir -p config

创建urdf文件

$ cd catkin_ws/src/mbot_description/urdf/
$ touch mbot_base.urdf

编辑urdf

将下列代码复制进mbot_base.urdf文件中

<?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 length="0.025" radius="0.06"/>
            </geometry>
            <material name="while">
                <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 length="0.025" radius="0.06"/>
            </geometry>
            <material name="while">
                <color rgba="1 1 1 0.9"/>
            </material>
        </visual>
    </link>


    <joint name = "front_caster_joint" type = "continuous">
        <origin xyz = "0.16 0 -0.085" 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="0.025"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 0.9"/>
            </material>
        </visual>
    </link>


    <joint name = "back_caster_joint" type = "continuous">
        <origin xyz = "-0.16 0 -0.085" 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="0.025"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 0.9"/>
            </material>
        </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>
    <link name="Kinect_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 1.5707"/>
            <geometry>
                <mesh filename = "package://mbot_description/meshes/kinect.dae"/>
            </geometry>
        </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>
    <link name="laser_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 0.95"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

</robot >

代码讲解

<?xml version="1.0" ?>

声明该文件XML描述

<robot name="mbot">
</robot>

定义机器人模型的名称为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>

link块，相当于躯干的某个部位
描述一个底盘名称为base_link

origin xyz = “0 0 0” 延坐标系xyz偏移为0

rpy = "0 0 0"延坐标系xyz翻转为0

cylinder length = “0.16” radius = “0.20” 定义一个圆柱，高为0.16米半径为0.2米

material name = “yellow” 定义材料名称为 yellow

color rgba = “1 0.4 0 1” 用rgba前三个参数表示颜色最后一个常数为透明度(0.0到1.0,1为不透明)

<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>

joint相当于连接躯干中的关节点

joint name = “left_wheel_joint” type = “continuous”
关节点名称为left_wheel_joint，continuous的含义是可以无限旋转

origin xyz = “0 0.19 -0.05” 向y轴正向平移19cm，向z轴负向平移5cm
rpy="0 0 0延坐标系xyz翻转为0

parent link = "base_link"连接两端关节的父关节为base_link
child link = "left_wheel_link"连接两端关节的子关节为left_wheel_link

axis xyz = “0 1 0” 绕y轴旋转

编辑urdf配套meshes文件夹里

将配套代码内meshes文件夹直接复制进meshes文件夹里

编辑urdf配套launch文件

将下列代码复制进display_mbot_base_urdf.launch文件中

<launch>
	<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="robot_state_publisher" />
	
	<!-- 运行rviz可视化界面 -->
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_description)/config/mbot_urdf.rviz" required="true" />
</launch>

基本上所以的launch文件都差不多，拿来就只需修改二排参数来配置打开文件的位置

<param name="robot_description" textfile="$(find mbot_description)/urdf/mbot_base.urdf" />

运行launch文件

为了防止没设置环境变量可以在~/catkin_ws/src/mbot_description/launch文件目录下打开终端

$ roslaunch ./display_mbot_base_urdf.launch 

运行如下
发现什么都没有，还有警告信息，点击左下角的Add按钮

选择RobotModel点击ok
结果如下：

用鼠标双击两下Fixed Frame 后面的文字，即可编辑输入base_link回车

运行如下：

可以在添加TF按个人喜好左下角点击Add，选择TF点击ok
如果觉得xyz坐标轴太粗
选择Marker Scale双击后面的1，输入0.0到1.0的数
如要查看各各关节之间的联系
把RobotModel的√去掉

运行如下

URDF–统一机器人描述格式

link标签

用于描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺寸(size)、颜色(color)、形状(shape)、惯性矩阵(inertial matrix)、碰撞参数(collision properties)等。

joint标签

关节类型	描述
continuous	旋转关节，可以围绕单轴无限旋转
revolute	旋转关节，类似于continuous，但是有旋转角度的限制
prismatic	滑动关节，沿某一轴线滑动关节，带有位置极限
planar	平面关节，允许在平面正交方向上平移或者旋转
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

URDF功能包

类型	描述
urdf	用于存放机器人的URDF或者xacro文件
meshes	用于放置URDF中引用的模型渲染文件
launch	用于保存相关启动文件
config	用于保存rivz的配置文件

URDF文件检查内容

$  cd catkin_ws/src/mbot_description/urdf/
$ sudo apt-get install liburfdom-tools
$ check_urdf mbot_base.urdf

URDF文件节点关系检查

$  cd catkin_ws/src/mbot_description/urdf/
 $ urdf_to_graphiz mbot_base.urdf

打开mbot.pdf