使用urdf建立ROS机器人Autolabor2.5机器人模型

使用urdf建立ROS机器人Autolabor2.5机器人模型

本文介绍如何在ROS中使用urdf创建机器人3D模型。

准备工作

1. 操作环境：AutolaborOS 下载安装教程
2. 机器人3D模型：Autolabor 2.5 stl 文件 下载
   

移动机器人小车3D模型的构建

1. 介绍
2. 创建硬件描述包
3. 绘制机器人小车模型
4. 建立urdf文件
5. 建立launch文件命令
6. 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：

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><originxyz="0. 0. 0."rpy="0. 0. 0." /><massvalue="0.251988675650349" /><inertiaixx="0.000595579869264794"ixy="5.99238175321912E-08"ixz="-1.98242615307314E-08"iyy="0.00102462329604677"iyz="-1.73115625503396E-05"izz="0.00060561972360446" /></inertial><visual><originxyz="0. 0. 0.05"rpy="1.57 0. 1.57" /><geometry><meshfilename="package://autolabor_description/meshes/base_link.stl" /></geometry><materialname=""><colorrgba="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

autolabor_urdf下载