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ROS机器人建模与仿真（一）——URDF模型的建立和改进

發布時間：2023/12/2 综合教程 48 生活家

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 ROS机器人建模与仿真（一）——URDF模型的建立和改进小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

申明：本系列參考古月大神教材《ROS機器人開發實踐》第六章內容，結合自己學習過程和遇到的問題逐一分解，爭取能夠吃透！歡迎大家一起討論！

URDF 是 ROS 中機器人模型的描述格式，包含對機器人剛體外觀、物體屬性、關節類型等方面的描述。URDF（Unified Robot Description Format，統一機器人描述格式）是 ROS 中一個非常重要的機器人模型描述格式，ROS 同時也提供 URDF 文件的 C++ 解析器，可以解析 URDF 文件中使用 XML 格式描述的機器人模型。

使用版本： ROS Melodic

1 URDF 文件中常用的標簽

1.1 < link > 標簽

< link >標簽用于描述機器人某個剛體部分的外觀和物理屬性，包括尺寸（size）、顏色（color）、形狀（shape）、慣性矩陣（inertial matrix）、碰撞參數（collision properties）等。

機器人的 link 結構，基本 URDF 描述語法如下：

<link name = "<link name>"> 
<inertial> ------------</inertial><visual>-------------</visual><collision>--------- </collision>
</link>

< visual >用于描述機器人link部分的外觀參數，< inertial >標簽用于描述link的慣性參數，而< collision >標簽用于描述link的碰撞屬性。一般來說，檢測碰撞的link區域大于外觀可視的區域，也就是說有一定的安全空間

1.2 < joint >標簽

< joint >標簽用于描述機器人關節的運動學和動力學屬性，包括關節運動的位置和速度限制。機器人關節的主要作用是連接兩個剛體link，這兩個link分別稱為 parent link 和 child link。

< joint >標簽的描述語法如下：

<joint name="<name of the joint>"><parent link = "parent_link" /><child  link = "child_link" /><calibration ---- /><dynamics damping ---- /><limit effort ---- />
</joint>

其中必須指定joint的parent link 和 child link，還可以設置關節的其他屬性。
< calibration > : 關節的參考位置，用來校準關節的絕對位置
< dynamics > : 用于描述關節的物理屬性，例如阻尼值、物理經摩擦力等，經常在運動學仿真中用到。
< limit > : 用于描述運動的一些極限值，包括關節運動的上下限位置、速度限制、力矩限制等。
< mimic > : 用于描述該關節與已有關節的關系。
< safety_controller > : 用于描述安全控制器的參數。

1.3 < robot > 標簽

< robot > 是完整機器人模型的最頂層標簽，< link > 和 < joint > 標簽都必須包含在< robot >標簽內。一個完整的機器人模型由一系列的< link > 和 < joint > 組成。

< robot >標簽語法如下：

<robot name = "<name of the robot>"><link> -------</link><link> -------</link><joint>-------</joint><joint>-------</joint>
</robot>

1.4 < gazebo >標簽

< gazebo >標簽用于描述機器人模型在Gazebo中仿真所需要的參數，包括機器人材料的屬性、Gzaebo 插件等。該標簽不是機器人模型必須的部分，只有在 Gazebo 仿真時才需加入。

< gazebo >標簽的基本語法如下:

<gazebo reference = "link_1"><material> Gazebo/Black</material>
</gazebo>

2 創建一個機器人URDF 模型

2.1 準備工作（創建功能包和文件夾）

創建test_mrobot_description功能包，依賴urdf，xacro
在其下創建4個文件夾urdf、meshes、launch和config

urdf : 用于存放機器人模型的 URDF 或 xacro 文件
meshes : 用于存放URDF中引用的模型渲染文件
launch : 用于存放相關啟動文件
config : 用于存放日 rviz 的配置文件

2.2 創建 URDF 模型

任務：創建一個機器人的底盤模型

這個機器人底盤模型有7個link和6個joint。7個 link 包括 1 個機器人底板、2個電機、2個驅動輪和2個萬向輪；6個 joint 負責將驅動輪、萬向輪、電機安裝到底板上，并設置相應的連接方式。

模型文件test_mrobot_chassis.urdf
(經過測試，URDF文件不能加入中文字符，寫程序時注意將中文注釋去掉！！！)

<?xml version= "1.0" ?>
<!--申明該文件使用XML描述-->
<robot name="test_mrobot_chassis">
<!--定義機器人的名稱--><link name="base_link"><!--定義第一個link——底盤--><visual><!--外觀--><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><!--申明三維坐標位置和旋轉姿態--><geometry><!--幾何尺寸--><cylinder length="0.005" radius="0.13" /><!--圓柱體 高0.005 半徑0.13--></geometry><material name="yellow"><!--定義顏色--><color  rgba="1 0.4  0 1" /></material></visual></link><joint name="base_left_motor_joint" type="fixed"><!--關節：連接底盤和左驅動電機，類型為fixed，固定--><origin xyz="-0.055 0.075 0" rpy="0 0 0" /><parent link= "base_link" /><!--定義父link--><child link="left_motor" /><!--定義子link--></joint><link name="left_motor"><!--左電機link--><visual><origin xyz="0 0 0 " rpy="1.5707 0 0" /><!--繞X軸傾角約為90度--><geometry><cylinder radius="0.02" length="0.08"/></geometry><material name="gray"><color rgba="0.75 0.75 0.75 1" /></material></visual></link><joint name="left_motor_wheel_joint" type="continuous"><!--關節：左輪和左電機，類型為圍繞軸進行旋轉--><origin xyz="0 0.0485 0" rpy="0 0 0" /><parent link="left_motor" /><child link="left_wheel_link" /><axis xyz="0 1 0" /></joint><link name="left_wheel_link"><!--左輪link--><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" /><geometry><cylinder radius="0.033" length="0.017" /></geometry><material name="white"><color rgba="1 1 1 0.9 "/></material></visual></link><!--右輪與左輪幾乎相同，注釋不再寫--><joint name="base_right_motor_joint" type="fixed"><origin xyz="-0.055 -0.075 0" rpy="0 0 0" /><parent link="base_link" /><child link="right_motor" /></joint><link name="right_motor"><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" /><geometry><cylinder radius="0.02" length="0.08" /></geometry><material name="gray"><color rgba="0.75 0.75 0.75 1" /></material></visual></link><joint name="right_motor_wheel_joint" type="continuous"><origin xyz="0 -0.0485 0" rpy=" 0 0 0" /><parent link="right_motor"/><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="0.033" length="0.017" /></geometry><material name="white"><color rgba=" 1 1 1 0.9"/></material></visual></link><!--前萬向輪--><joint name="front_castor_joint" type="fixed"><origin xyz="0.1135 0 -0.0165" rpy=" 0 0 0" /><parent link="base_link"/><child link="front_castor_link" /></joint><link name="front_castor_link"><visual><origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><sphere radius="0.0165" /></geometry><material name="black" ><color rgba="0 0  0 0.95" /></material></visual></link>
</robot>

URDF提供了一些命令行工具，幫助我們檢查、梳理模型文件，首先在終端安裝：

sudo apt-get install liburdfdom-tools

使用 check_urdf 命令對 mrobot_chassis.urdf 文件進行檢查，切記：使用命令時需要進入存放此 .urdf 文件的文件夾中：

check_urdf test_mrobot_chassis.urdf

check_urdf 的作用是解析URDF文件，并且顯示解析過程中發現的錯誤。如果一切正常，會輸出如下結果：
還可以使用 urdf_to_graphiz 命令查看URDF模型的整體結構：

urdf_to_graphiz test_mrobot_chassis.urdf

執行 urdf_to_graphiz 命令后，會在當前目錄下生成一個pdf文件（另外，還會生成一個 .gv格式的文件，不知道如何打開，有知道的可以討論下）：

2.3 在rviz中顯示模型

創建一個launch文件，test_display_mrobot_chassis_urdf.launch ，詳細內容如下：

<launch><param name="robot_description" textfile="$(find test_mrobot_description)/urdf/test_mrobot_chassis.urdf" /><!--設置GUI參數，顯示關節控制插件--><param name="use_gui" value="true" /><!--運行 joint_state_publisher 節點，發布機器人的關節狀態--><node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" /><!--運行 robot_state_publisher 節點，發布TF--><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" /><!--運行rviz可視化界面--><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find test_mrobot_description)/config/mrobot_urdf.rviz" required="true" />
</launch>

（特別注意，第一次打開rviz,配置好插件后，save config as保存 .rviz文件，在通過args加載保存好的config文件）
joint_state_publisher 和 robot_state_publisher兩個節點都是系統自帶的，joint_state_ publisher可以發布每個joint（除了fixed類型）的狀態，而且能通過UI 對joint進行控制。

robot_state_publisher節點的功能是將機器人各個link、joint之間的關系，通過TF 的形式整理成三維姿態信息發布出去。在rviz中，選擇TF插件可以顯示各部分的坐標信息。

3 改進URDF模型

3.1 添加物理和碰撞信息

在之前的模型中，我們僅創建了模型外觀的可視化屬性，除此之外，還需要添加物理慣性屬性和碰撞屬性。

慣性參數的設置主要包括質量和慣性矩陣。規則物體可以通過尺寸、質量等計算得到慣性矩陣。
為了簡化，碰撞屬性標簽< collision >和外觀屬性標簽 < visual >中的內容幾乎一致。

規則物體的慣性矩陣計算公式：（轉自：ROS漫漫長路（一）——Gazebo中機器人圓柱，球，長方體慣性矩陣推導與代碼實現）

因此，針對底盤 base_link，加入< inertial >和 < collision>標簽：

    <link name="dummy"></link><joint name="dummy_joint" type="fixed"><parent link="dummy"/><child link="base_link"/></joint><link name="base_link"><inertial><mass value="2" /><inertia ixx="0.00845" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.00845" iyz="0.0" izz="0.0169" /></inertial> <visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder length="0.005" radius="0.13" /></geometry><material name="yellow"><color  rgba="1 0.4  0 1" /></material></visual><collision><origin xyz=" 0 0 0"  rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder length="0.005" radius="0.13" /></geometry></collision></link>

針對此處出現的警告進行修改：
1、base_link警告

The root link base_link has an inertia specified in the URDF, but KDL does not support a root link with an inertia. As a workaround, you can add an extra dummy link to your URDF

修改：增加一個額外的虛實體和關節：

    <link name="dummy"></link><joint name="dummy_joint" type="fixed"><parent link="dummy"/><child link="base_link"/></joint>

2、joint_state_publisher警告

[WARN] [1588564677.171522]: The ‘use_gui’ parameter was specified, which is deprecated. We’ll attempt to find and run the GUI, but if this fails you should install the ‘joint_state_publisher_gui’ package instead and run that. This backwards compatibility option will be removed in Noetic.
[ERROR] [1581780877.646970]: Could not find the GUI, install the ‘joint_state_publisher_gui’ package

修改：先下載 joint_state_publisher_gui 軟件包

sudo apt-get install ros-kinetic-joint-state-publisher-gui

修改launch文件：

<node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" />

3.2 使用 xacro 優化 URDF

URDF 文件不支持代碼復用，針對URDF 模型產生了另一種精簡化、可復用、模塊化的描述形式——xacro，具體優點不再贅述，在后面代碼中會有所體現。

xacro 是 URDF 的升級版，模型文件后綴名由 .urdf 改為 .xacro，而且在模型< robot >標簽中需要加入 xacro 申明：

<? xml version="1.0" ?>
<robot name="robot_name" xmlns:xacro="https://www.ros.org/wiki/xacro">

接下來介紹 xacro 模型的一些典型語法：

使用常量定義
xacro 模型中可以事先申明常量，便于后期修改：

<xacro:property name="M_PI" value="3.1415926" />

使用該常量時，使用如下語法調用：

<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI}/2 0 0" />

接下來，將文件中的各個參數使用常量定義申明：

<xacro:property name="wheel_radius" value="0.033" />
<xacro:property name="wheel_length" value="0.017" />
<xacro:property name="base_link_radius" value="0.13" />
<xacro:property name="base_link_length" value="0.005" />
<xacro:property name="motor_radius" value="0.02" />
<xacro:property name="motor_length" value="0.08" />
<xacro:property name="motor_x" value="-0.055" />
<xacro:property name="motor_y" value="0.075" />
<xacro:property name="plate_height" value="0.07" />
<xacro:property name="standoff_x" value="0.12" />
<xacro:property name="standoff_y" value="0.10" />

調用數學公式
在“${}”語句中，不僅可以調用常量，還可以使用一些常用的數學運算，包括加、減、乘、除、負號、括號等，例如：

<origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy="0 0 0" />

所有的運算都會轉換成浮點數進行，以保證運算精度。

使用宏定義
xacro 文件可以使用宏定義來聲明重復使用的代碼模塊，而且可以包含輸入參數，類似編程中的函數概念。在Mrobot底盤上還有兩層支撐板，支撐板之間共需8根支撐柱，支撐柱的模型一樣，只是位置有所不同，用URDF 文件一共要描述8次。在xacro中，這種相同的模型可以使用一種宏定義模塊的方式重復使用。

<xacro:macro name="mrobot_standoff_2in" param="parent number" x_loc y_loc z_loc><joint name="standoff_2in_${number}_joint" type="fixed"><origin xyz="${x_loc} ${y_loc} ${z_loc}" rpy="0 0 0" /><parent link="${parent}" /><child link="standoff_2in_${number}_link" /></joint><link name="standoff_2in_${number}_link"><inertial><mass value="0.001" /><origin xyz="0 0 0" /><inertia ixx="0.0001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.0001" iyz="0.0" izz="0.0001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.01 0.01 0.07" /></geometry><material name="black"><color rgba="0.16 0.17 0.15 0.9" /></material>   </visual><collision><origin xyz="0.0 0 0"  rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.01 0.01 0.07" /></geometry></collision></link>
</xacro:macro>

以上宏定義包含五個輸入參數：joint的parent link，支撐柱的序號number，支撐柱在x,y,z三個方向上的偏移。需要使用宏模塊時，使用如下語句調用，設置輸入參數即可：

<xacro:mrobot_standoff_2in parent="base_link" number="4" x_loc="${standoff_x/2}" y_loc="${standoff_y}" z_loc="${plate_hight/2}" />

3.3 完整實現過程

完整的test_mrobot_body.urdf.xacro 代碼如下：

<?xml version="1.0"?>
<!--statement-->
<robot xmlns:xacro="https://www.ros.org/wiki/xacro"><!--Constant definition--><xacro:property name="M_PI" value="3.1415926" /><xacro:property name="wheel_radius" value="0.033" /><xacro:property name="wheel_length" value="0.017" /><xacro:property name="base_link_radius" value="0.13" /><xacro:property name="base_link_length" value="0.005" /><xacro:property name="motor_radius" value="0.02" /><xacro:property name="motor_length" value="0.08" /><xacro:property name="motor_x" value="-0.055" /><xacro:property name="motor_y" value="0.075" /><xacro:property name="plate_height" value="0.07" /><xacro:property name="standoff_x" value="0.12" /><xacro:property name="standoff_y" value="0.10" /><!--the first macro definition--><xacro:macro name="mrobot_standoff_2in" params="parent number  x_loc y_loc z_loc"><joint name="standoff_2in_${number}_joint" type="fixed"><origin xyz="${x_loc} ${y_loc} ${z_loc}" rpy="0 0 0" /><parent link="${parent}" /><child link="standoff_2in_${number}_link" /></joint><link name="standoff_2in_${number}_link"><inertial><mass value="0.001" /><origin xyz="0 0 0" /><inertia ixx="0.0001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.0001" iyz="0.0" izz="0.0001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.01 0.01 0.07" /></geometry><material name="black"><color rgba="0.16 0.17 0.15 0.9" /></material>   </visual><collision><origin xyz="0.0 0 0"  rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.01 0.01 0.07" /></geometry></collision></link></xacro:macro><!--main macro definition--><xacro:macro name="test_mrobot_body"><!--color definition--><material name="green"><color rgba="0.0 0.8 0.0 1.0" /></material><material name="yellow"><color rgba="1 0.4 0.0 1.0" /></material><material name="black"><color rgba="0.0 0.0 0.0 0.95" /></material><material name="gray"><color rgba="0.75 0.75 0.75 1.0" /></material><!--bottom_link--><link name="base_footprint"><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><box size="0.001 0.001 0.001" /></geometry></visual></link><joint name="base_footprint_joint" type="fixed"><origin xyz="0 0 ${wheel_radius}" rpy=" 0 0 0" /><parent link="base_footprint" /><child link="base_link"/></joint><!--body link and joint--><link name="base_link"><inertial><mass value="2" /><inertia ixx="0.00845" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.00845" iyz="0.0" izz="0.0169" /></inertial> <visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder length="${base_link_length}" radius="${base_link_radius}" /></geometry><material name="yellow" /></visual><collision><origin xyz=" 0 0 0"  rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder length="${base_link_length}" radius="${base_link_radius}" /></geometry></collision></link><joint name="base_left_motor_joint" type="fixed"><origin xyz="${motor_x}  ${motor_y} 0" rpy="0 0 0" /><parent link= "base_link" /><child link="left_motor" /></joint><link name="left_motor"><inertial><origin xyz="0 0 0 " /><mass value="0.1" /><inertia ixx="0.001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.001" iyz="0.0" izz="0.001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0 " rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${motor_radius}" length="${motor_length}"/></geometry><material name="gray" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0 " rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${motor_radius}" length="${motor_length}" /></geometry></collision></link><joint name="left_motor_wheel_joint" type="continuous"><origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy="0 0 0" /><parent link="left_motor" /><child link="left_wheel_link" /><axis xyz="0 1 0" /></joint><link name="left_wheel_link"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.01" /><inertia ixx="0.001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.001" iyz="0.0"izz="0.001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" /></geometry><material name="white" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" /></geometry></collision></link><joint name="base_right_motor_joint" type="fixed"><origin xyz="${motor_x} -${motor_y} 0" rpy="0 0 0" /><parent link="base_link" /><child link="right_motor" /></joint><link name="right_motor"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.1" /><inertia ixx="0.001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.001" iyz="0.0"izz="0.001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${motor_radius}" length="${motor_length}" /></geometry><material name="gray" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${motor_radius}" length="${motor_length}" /></geometry></collision></link><joint name="right_motor_wheel_joint" type="continuous"><origin xyz="0 -${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy=" 0 0 0" /><parent link="right_motor"/><child link="right_wheel_link" /><axis xyz="0 1 0" /></joint><link name="right_wheel_link"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.01" /><inertia ixx="0.001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.001" iyz="0.0"izz="0.001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" /></geometry><material name="white" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" /></geometry></collision></link><joint name="front_castor_joint" type="fixed"><origin xyz="${base_link_radius-wheel_radius/2} 0 -${wheel_radius/2}" rpy=" 0 0 0" /><parent link="base_link"/><child link="front_castor_link" /></joint><link name="front_castor_link"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.001"  /><inertia ixx="0.0001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.0001" iyz="0.0"izz="0.0001" /></inertial><visual><origin xyz=" 0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><sphere radius="${wheel_radius/2}" /></geometry><material name="black" /></visual><collision><origin xyz=" 0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" /><geometry><sphere radius="${wheel_radius/2}" /></geometry></collision></link><mrobot_standoff_2in parent="base_link" number="1" x_loc="-${standoff_x/2+0.03}" y_loc="-${standoff_y-0.03}" z_loc="${plate_height/2}" /><mrobot_standoff_2in parent="base_link" number="2" x_loc="-${standoff_x/2+0.03}" y_loc="${standoff_y-0.03}" z_loc="${plate_height/2}" /><mrobot_standoff_2in parent="base_link" number="3" x_loc="${standoff_x/2}" y_loc="-${standoff_y}" z_loc="${plate_height/2}" /><mrobot_standoff_2in parent="base_link" number="4" x_loc="${standoff_x/2}" y_loc="${standoff_y}" z_loc="${plate_height/2}" /><joint name="plate_1_joint" type="fixed"><origin xyz="0 0 ${plate_height}" rpy="0 0 0" /><parent link="base_link"/><child link="plate_1_link" /></joint><link name="plate_1_link"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.1" /><inertia ixx="0.01" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.01" iyz="0.0" izz="0.01" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder radius="${base_link_radius}" length="${base_link_length}" /></geometry><material name="yellow" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder radius="${base_link_radius}" length="${base_link_length}" /></geometry></collision></link><mrobot_standoff_2in parent="standoff_2in_1_link" number="5" x_loc="0" y_loc="0"z_loc="${plate_height}" /><mrobot_standoff_2in parent="standoff_2in_2_link" number="6" x_loc="0" y_loc="0"z_loc="${plate_height}" /><mrobot_standoff_2in parent="standoff_2in_3_link" number="7" x_loc="0" y_loc="0"z_loc="${plate_height}" /><mrobot_standoff_2in parent="standoff_2in_4_link" number="8" x_loc="0" y_loc="0"z_loc="${plate_height}" /><joint name="plate_2_joint" type="fixed"><origin xyz="0 0 ${plate_height}" rpy="0 0 0" /><parent link="plate_1_link" /><child link="plate_2_link" /></joint><link name="plate_2_link"><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="0.01" /><inertia ixx="0.001" ixy="0.0" ixz="0.0"iyy="0.001" iyz="0.0"izz="0.001" /></inertial><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder radius="${base_link_radius}" length="${base_link_length}" /></geometry><material name="yellow" /></visual><collision><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><cylinder radius="${base_link_radius}" length="${base_link_length}" /></geometry>           </collision></link></xacro:macro>
</robot>

test_mrobot.urdf.xacro 調用代碼如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="mrobot" xmlns:xacro="https://www.ros.org/wiki/xacro"><xacro:include filename="$(find test_mrobot_description)/urdf/test_mrobot_body.urdf.xacro" /><test_mrobot_body /></robot>

其中，< robot >標簽之間只有兩行代碼

<xacro:include filename="$(find test_mrobot_description)/urdf/test_mrobot_body.urdf.xacro" />

第一行代碼描述該xacro文件中所包含的其他xacro文件，類似于C 語言中的 include 文件。聲明關系后，該文件可以使用被包含文件中的模塊了。

<test_mrobot_body />

第二行代碼調用了被包含文件 test_mrobot_body.urdf.xacro 中的機器人模型的宏定義。這相當于把機器人本體看作一個模塊，后續在機器人模型上裝配 camera 、Kinect、rplidar 會更加容易，具體的將在后面進行描述。

3.4顯示優化后的模型

有兩種方法可以將優化后的模型顯示在rviz中：

1 將 xacro 文件轉換為 URDF 文件（不常用）

rosrun xacro xacro.py test_mrobot.urdf.xacro > test_mrobot.urdf

使用命令后，當前目錄下會生成一個轉化后的 URDF 文件，使用上面介紹的 launch 文件可將該URDF 模型顯示在 rviz中

2 直接調用 xacro 文件解析器
該過程省略了 xacro 文件的轉化過程，直接在 test_display_mrobot.launch 文件中進行配置：

<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find test_mrobot_description)/urdf/test_mrobot.urdf.xacro'">
<param name="robot_description" command="arg model" />

launch文件中其余節點的調用與原 lunch 文件相同，大家參照上文自行修改。

roslaunch test_mrobot_description test_display_mrobot.launch

使用上述命令在 rviz 中進行模型顯示。rviz 中的配置方式和模型顯示結果如下圖所示：
本節完，記錄本人的學習過程，其間有問題的部分歡迎大家一起討論！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ROS机器人建模与仿真（一）——URDF模型的建立和改进的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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