AskeyNil

此文用于记录URDF模型中最重要和最常用的两个标签，文章的内容大部分都来自官方

http://wiki.ros.org/urdf/XML/link

http://wiki.ros.org/urdf/XML/joint

对于各个标签的理解和使用，不定时更新。

各标签

子标签或属性
（带<>为标签，不带为属性）		 子标签和属性 描述 是否理解
name（必填） 用于描述 link 的名称 √
<inertial>（可选） 物理惯性
<origin> （可选） 位置和姿态
<mass> 质量
<inertia> 3x3的旋转惯性矩阵
<visual>（可选） 连杆的外观，可存在多个 √
name（可选） 名称 √
<origin> （可选） 位置和姿态 √
<geometry>（必填） 形状 √
<material>（可选） 纹理外观 √
<collision>（可选） 碰撞，可存在多个
name（可选） 名称
<origin> （可选） 位置和姿态
<geometry>（必填） 形状

针对上面的第二列中的子标签描述，同名的意义相同，只描述一次

子标签或属性
（带<>为标签，不带为属性）		 子标签和属性 描述
<origin>（可选） 位置和姿态
xyz（可选） x、y、z的偏移，以米为单位。
rpy（可选） x、y、z的旋转，以弧度为单位
<mass> value 质量
<inertia> ixx
ixy
ixz
iyy
iyz
izz
<geometry>（必填）
<box> 长方体
size属性对应长宽高
<cylinder> 圆柱体
radius对应半径
length对应高度
<sphere> 球体
radius对应半径
<mesh> 外部文件引入
filename设置外部文件
scale设置缩放比例
<material>（可选） 纹理外观
name 名称
<color> 颜色
rgba设置颜色值，取值[0, 1]
<texture> 外部文件引入
filename设置外部文件

例子

长方体

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<robot name="my_box">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="1 2 3" />
            </geometry>
        </visual>
    </visual>
</robot>

创建了一个简单的长方体，长宽高分别为1、2、3。

圆柱

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<robot name="my_cylinder">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder length="1" radius="0.5" />
            </geometry>
        </visual>
    </visual>
</robot>

创建了一个简单的圆柱，长度为1，半径为0.5

球体

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<robot name="my_cylinder">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.5" />
            </geometry>
        </visual>
    </visual>
</robot>

创建一个简单的球体，半径为0.5。

Mesh 加载自定义的文件 

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<robot name="my_mesh">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <mesh filename="package://demo_urdf/meshes/bowl.dae" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>
</robot>

从文件中读取形状，使用package开头，一般将对应的纹理文件dae放在文件夹meshes中。

位置和姿势

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<robot name="my_box">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <origin xyz="0.1 0.2 0.3" rpy="1.57 1.57 1.57"></origin>
            <geometry>
                <box size="1 2 3" />
            </geometry>
        </visual>
    </visual>
</robot>

使用origin的xyz控制位置，rpy控制姿态，旋转遵循右手螺旋法则

设置视觉纹理

  1. 内部设置的方式
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<robot name="my_box">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="1 2 3" />
            </geometry>
            <material name="red">
                <color rgba="1.0 0 0 1.0" />
            </material>
        </visual>
    </link>
</robot>
  1. 外部设置的方式
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<robot name="my_box">
    <material name="red">
        <color rgba="1.0 0 0 1.0" />
    </material>

    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="1 2 3" />
            </geometry>
            <material name="red" />
        </visual>
    </link>
</robot>

建议使用第二种方式，因为一个颜色很有可能在多个地方需要使用。

joint

各标签

子标签或属性
（带<>为标签，不带为属性）		 子标签和属性 描述 是否理解
name（必填） 用于描述joint的名称 √
type（必填） 用于描述joint的类型：
1. fixed：固定关节
2. revolute：限制旋转关节
3. continuous：无限旋转关节
4. prismatic：滑动关节
5. floating：悬浮关节
6. planar：2T1R 		√
<origin>（可选） 位置和姿态 √
xyz（可选） x、y、z的偏移，以米为单位。 √
rpy（可选） x、y、z的旋转，以弧度为单位 √
<parent>（必填） 被连接的那个link √
link link的名称 √
<child>（必填） 连接的link √
link link的名称 √
<axis>（可选） 指定的关节轴 √
xyz（必填） x、y、z 偏移或旋转 √
<calibration>（可选） 校准位置
rising（可选） 上升沿
falling（可选） 下降沿
<dynamics>（可选） 动力
damping（可选） 物理阻尼
friction（可选） 物理静摩擦力
<limit>
(可选，revolute和prismatic必填)		 限制约束 √
lower（可选） 下限 √
upper（可选） 上限 √
effort（必填） 最大承受力 √
velocity（必填） 最大速度 √
<mimic>（可选） 模拟现有一个关节
value = multi * joint + offset
joint（必填） 要模拟的关节
multiplier
（可选）		 乘法因子
offset（可选） 偏移量
<safety_controller>（可选） 安全控制器
soft_lower_limit
（可选）		 限制关节位置的下关节边界
soft_upper_limit
（可选）		 限制关节位置的上关节边界
k_position
（可选）
k_velocity
（必填）

例子

在上面的表格中共有六种类型，实际使用中只有4中能使用，fixed、revolute、continuous、prismatic。

以下都定义了两个link，从而展示例子，只写关节部分代码

以下为公共区域代码，...表示加入后面的关节代码

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<robot name="my_box">
    <material name="red">
        <color rgba="1.0 0 0 1.0"/>
    </material>
    <material name="green">
        <color rgba="0 1.0 0 1.0"/>
    </material>

    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.1 0.2 1"/>
            </geometry>
            <material name="red"/>
        </visual>
    </link>
    <link name="link1">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.1 0.2 1"/>
            </geometry>
            <material name="green"/>
        </visual>
    </link>
    
    ...
    
</robot>
  1. 关节1的名字为base_link，颜色为红色
  2. 关节2的名字为link1，颜色为绿色

fixed关节

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<joint name="joint0" type="fixed">
    <origin xyz="0 0 1" rpy="0 0 0" />
    <parent link="base_link"/>
    <child link="link1"/>
</joint>

该关节仅仅起到连接作用

revolute 关节

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<joint name="joint0" type="revolute">
    <origin xyz="0 0 1" rpy="0 0 0"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="link1"/>

    <limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.14" upper="3.14" />
</joint>

旋转关节，必须要加上限制约束，因为该关节有限制条件。

continuous 关节 

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<joint name="joint0" type="continuous">
    <origin xyz="0 0 1" rpy="0 0 0"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="link1"/>
</joint>

旋转关节，没有限制约束，无限旋转

prismatic 关节

​
-

平移关节，必须加限制约束。

总结

如果需要多自由度，可以加入多关节，必须说6自由度，可以加3个旋转和3个平移，分别对应x、y、z三个不同的方向即可。

launch 启动文件

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<launch>
    <arg name="model" default="geometry_box.urdf"/>
    <arg name="gui" default="true" />
    <arg name="rvizconfig" default="$(find demo_urdf)/rviz/urdf.rviz" />

    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find demo_urdf)/urdf/$(arg model)" />
    <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 $(arg rvizconfig)" required="true" />
</launch>
  1. arg：大致相当于设置变量
  2. find：查找package

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