本文介绍如何在ROS中使用urdf创建机器人3D模型。
准备工作
移动机器人小车3D模型的构建
- 介绍
- 创建硬件描述包
- 绘制机器人小车模型
- 建立urdf文件
- 建立launch文件命令
- 效果展示
1. 介绍
机器人的3D模型在ROS中是通过URDF文件实现，URDF（Unified Robot Description Format）就是描述机器人硬件尺寸布局的模型语言。它是同ROS通信的渠道，通过机器人的物理尺寸来配置机器人模型，ROS就可以有效的进行自主导航（Navagation）和碰撞检测(collision detect)了。
2. 创建硬件描述包
在ROS中，所有的ROS软件（包括我们创建的软件）都被组织成软件包的形式。因此，在工作空间catkin_ws/src/目录下通过catkin_create_pkg来创建硬件描述包：
$ catkin_create_pkg autolabor_description urdf
通过catkin_create_pkg创建了一个autolabor_description的包，该命令的最后一个参数是引入urdf库。
ROS中创建包详情请参考：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/CreatingPackage
在新建的包中创建 urdf 和 launch 文件夹用于存储 *.urdf 和 *.launch 文件。可以在catkin_ws/src/目录下看到：
3. 绘制机器人小车的3D模型
（当然，这一步并不是必要的，你也可以通过配置urdf文件来得到小车的模型，详情参考第四步）
通过机器人小车的物理参数，使用3D制图软件绘制机器人小车的3D模型
在autolabor_description包的目录下，新建meshes文件夹，将绘制的3D模型复制到在路径下
4. 建立urdf文件
在urdf文件夹下创建文件 autolabor_description.urdf文件，并将下列代码放在 autolabor_description.urdf文件中
如果绘制了3D模型，建立urdf文件
<robot name="autolabor_description">
<link name="base_link">
<inertial>
<origin
xyz="0. 0. 0."
rpy="0. 0. 0." />
<mass
value="0.251988675650349" />
<inertia
ixx="0.000595579869264794"
ixy="5.99238175321912E-08"
ixz="-1.98242615307314E-08"
iyy="0.00102462329604677"
iyz="-1.73115625503396E-05"
izz="0.00060561972360446" />
</inertial>
<visual>
<origin
xyz="0. 0. 0.05"
rpy="1.57 0. 1.57" />
<geometry>
<mesh
filename="package://autolabor_description/meshes/base_link.stl" />
</geometry>
<material
name="">
<color
rgba="0.792156862745098 0.819607843137255 0.933333333333333 1" />
</material>
</visual>
</link>
</robot>
如果未绘制3D模型，通过配置urdf来得到模型，这里仅展示一个简单的example
<?xml version="1.0"?>
<robot name="smartcar">
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<box size="0.25 .16 .05"/>
</geometry>
<origin rpy="0 0 1.57075" xyz="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0 0 .8 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<link name="right_front_wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder length=".02" radius="0.025"/>
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="right_front_wheel"/>
<origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 0.1 -0.03"/>
<limit effort="100" velocity="100"/>
<joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>
<link name="right_back_wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder length=".02" radius="0.025"/>
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="right_back_wheel"/>
<origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 -0.1 -0.03"/>
<limit effort="100" velocity="100"/>
<joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>
<link name="left_front_wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder length=".02" radius="0.025"/>
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="left_front_wheel"/>
<origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 0.1 -0.03"/>
<limit effort="100" velocity="100"/>
<joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>
<link name="left_back_wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder length=".02" radius="0.025"/>
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="left_back_wheel"/>
<origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 -0.1 -0.03"/>
<limit effort="100" velocity="100"/>
<joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>
<link name="head">
<visual>
<geometry>
<box size=".02 .03 .03"/>
</geometry>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 1"/>
</material>
</visual>
</link>
<joint name="tobox" type="fixed">
<parent link="base_link"/>
<child link="head"/>
<origin xyz="0 0.08 0.025"/>
</joint>
</robot>
其中配置解释如下：
<link>对应模型的一个模块，可以通过标签joint让子模块与base_link进行关联;
<visual>描述一个link的外观，大小，颜色，材质纹理等;
<geometry>定义该link的几何模型，包含该几何模型的尺寸，单位：米；
<box> 矩形，定义属性：size（包含长宽高，数据用空格隔开）；
<cylinder> 圆柱体，定义属性：length，radius；
<sphere> 球体，定义属性：radius；
<material> 定义颜色和透明度（RGBA），取值区间 [0,1] ；
<collision> 描述碰撞检测属性；
<origin> 用来描述模块的位置；
<inertial> 定义惯性；
5.创建launch命令文件
*.launch文件的作用是:同时启动多个节点,使用roslaunch命令运行.launch文件中指定的节点。在launch文件夹中创建文件display.launch，并编辑，代码如下：
<launch>
<arg name="model" />
<arg name="gui" default="false" />
<param name="robot_description" textfile="$(find autolabor_description)/urdf/autolabor_description.urdf" />
<param name="use_gui" value="$(arg gui)" />
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find autolabor_description)/urdf.rviz" />
</launch>
第一个输入参数 model 就是要启动的urdf文件路径。
第二个输入参数 gui 指定是否启用关节转动控制面板窗口。
两个参数表示：分别描述要启动的模型描述文件（urdf）和关节转到控制窗口（gui，对应各个joint）。
三个节点：分别用于发送joint的信息，robot的控制信息，和rviz的启动。至此，模型搭建完毕，启动模型进行测试。
6.效果展示
进入工作空间目录下，编译文件，使用roslaunch命令来启动它：
$ cd ~/catkin_ws/
$ source devel/setup.bash
$ catkin_make
$ roslaunch autolabor_description display.launch
在启动rviz后，需要将上面标记的topic的参数改成上述图中，否则是无法观测到的，到此，就建立并启动了自己的机器人小车了
