ROS URDF、rviz、gazebo（1）

本文主要是介绍ROS URDF、rviz、gazebo（1），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

1.URDF优化_xacro:
- 1.1.xacro语法：
- 1.2.xacro之launch集成：
2.arbotix控制机器人运动:
- 2.1.编写arbotix配置文件：
- 2.2.配置launch文件：
- 2.3.向话题发布信息：
3.URDF集成gazebo：
- 3.1.创建功能包并导入相关依赖：
- 3.2.编写URDF文件：
- - 3.2.1.collision:
  - 3.2.2.inertial：
  - 3.2.3.颜色设置:
- 3.3.集成到launch文件并打开gazebo：

1.URDF优化_xacro:

1.1.xacro语法：

1.解析声明：xmlns
robot标签后添加一个属性xmlns:xacro=http://www.ros.rog/wiki/xacro。
2.属性定义：<xacro:property name="xxx" value="yyy" />
3.属性调用：${属性名称}
4.属性运算：${数学表达式}
5.宏定义：xacro:macro name="宏名称" params="参数列表（多参数之间使用空格分隔）"

<xacro:macro name ="宏名称" params="参数列表（多参数之间使用空格分隔）">...调用参数格式：${参数名}
</xacro:macro >

6.宏调用：<xacro:宏名称参数1=xxx 参数2=xxx/>
7.文件包含：<xacro:include filename="文件名.xacro"/>

1.2.xacro之launch集成：

在launch文件中添加：

<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find 功能包名)/urdf/xacro/文件名加后缀"/>

2.arbotix控制机器人运动:

2.1.编写arbotix配置文件：

# 该文件是控制器配置,一个机器人模型可能有多个控制器，比如: 底盘、机械臂、夹持器(机械手)....
# 因此，根 name 是 controller
controllers: {# 单控制器设置base_controller: {#类型: 差速控制器type: diff_controller,#参考坐标base_frame_id: base_footprint, #两个轮子之间的间距base_width: 0.2,#控制频率ticks_meter: 2000, #PID控制参数，使机器人车轮快速达到预期速度Kp: 12, Kd: 12, Ki: 0, Ko: 50, #加速限制accel_limit: 1.0 }
}

文件配置错误可能会导致节点发布话题异常（无odom话题）的问题。

2.2.配置launch文件：

添加：

<node pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" name="driver" output="screen"><rosparam file="$(find prac_urdf)/config/control.yaml" command="load"/><param name="sim" value="true"/></node>

2.3.向话题发布信息：

使用命令rostopic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist ...(Tab)
请添加图片描述

3.URDF集成gazebo：

3.1.创建功能包并导入相关依赖：

请添加图片描述
urdf xacro gazebo_ros gazebo_ros_control gazebo_plugins五个依赖。

3.2.编写URDF文件：

<robot name="mycar"><link name="base_link"><visual><geometry><box size="0.5 0.3 0.1"/></geometry><material name="yellow"><color rgba="0.5 0.3 0.0 0.5"/></material><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/></visual><collision><geometry><box size="0.5 0.3 0.1"/></geometry><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/></collision><inertial><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/><mass value="2"/><inertia ixx="1" ixy="0" ixz="0" iyy="0" iyz="1" izz="1"/></inertial></link><gazebo reference="base_link"><material>Gazebo/Red</material></gazebo></robot>

这里要注意gazebo中颜色的设置需要使用gazebo标签，reference属性，前面的颜色设置在gazebo中不会生效。碰撞参数和惯性矩阵后续需要加深学习。

3.2.1.collision:

如果机器人link是标准的几何体形状，和link的 visual 属性设置一致即可。

3.2.2.inertial：

惯性矩阵的设置需要结合link的质量与外形参数动态生成，标准的球体、圆柱与立方体的惯性矩阵公式如下(已经封装为 xacro 实现):
球体惯性矩阵：

<!-- Macro for inertia matrix --><xacro:macro name="sphere_inertial_matrix" params="m r"><inertial><mass value="${m}" /><inertia ixx="${2*m*r*r/5}" ixy="0" ixz="0"iyy="${2*m*r*r/5}" iyz="0" izz="${2*m*r*r/5}" /></inertial></xacro:macro>

圆柱惯性矩阵:

<xacro:macro name="cylinder_inertial_matrix" params="m r h"><inertial><mass value="${m}" /><inertia ixx="${m*(3*r*r+h*h)/12}" ixy = "0" ixz = "0"iyy="${m*(3*r*r+h*h)/12}" iyz = "0"izz="${m*r*r/2}" /> </inertial></xacro:macro>

立方体惯性矩阵:

 <xacro:macro name="Box_inertial_matrix" params="m l w h"><inertial><mass value="${m}" /><inertia ixx="${m*(h*h + l*l)/12}" ixy = "0" ixz = "0"iyy="${m*(w*w + l*l)/12}" iyz= "0"izz="${m*(w*w + h*h)/12}" /></inertial></xacro:macro>

需要注意的是，原则上，除了 base_footprint 外，机器人的每个刚体部分都需要设置惯性矩阵，且惯性矩阵必须经计算得出，如果随意定义刚体部分的惯性矩阵，那么可能会导致机器人在 Gazebo 中出现抖动，移动等现象。

3.2.3.颜色设置:

在 gazebo 中显示 link 的颜色，必须要使用指定的标签(在link外设置):

<gazebo reference="link节点名称"><material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>

PS：material 标签中，设置的值区分大小写，颜色可以设置为 Red Blue Green Black …

3.3.集成到launch文件并打开gazebo：

需要在launch文件中添加：

<launch><param name="robot_description" textfile="$(find urdf02_gazebo)/urdf/demo01_helloworld.urdf"/><include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"/><node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="sp" args="-urdf -model car -param robot_description"/><!--显示机器人模型 -->
</launch>