ROS中的３D机器人建模

Posted 2021-03-11 tanshengjiang

一，创建我们的第一个URDF模型

我们设计的第一个机器人模型是pan-and-tilt机械结构，代码如下　

pan_tilt.urdf:

 1 <?xml version="1.0"?>
 2 <robot name="pan_tilt">
 3 
 4   <link name="base_link">
 5 
 6     <visual>
 7       <geometry>
 8     <cylinder length="0.01" radius="0.2"/>
 9       </geometry>
10       <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
11       <material name="yellow">
12         <color rgba="1 1 0 1"/>
13       </material>
14     </visual>
15 
16     <collision>                                                            
17       <geometry>
18     <cylinder length="0.03" radius="0.2"/>
19       </geometry>
20       <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
21     </collision>
22     <inertial>
23     <mass value="1"/>
24     <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
25     </inertial>
26   </link>
27 
28   <joint name="pan_joint" type="revolute">
29     <parent link="base_link"/>
30     <child link="pan_link"/>
31     <origin xyz="0 0 0.1"/>
32     <axis xyz="0 0 1" />
33     <limit effort="300" velocity="0.1" lower="-3.14" upper="3.14"/>
34     <dynamics damping="50" friction="1"/>
35   </joint>
36 
37   <link name="pan_link">
38     <visual>
39       <geometry>
40     <cylinder length="0.4" radius="0.04"/>
41       </geometry>
42       <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.09"/>
43       <material name="red">
44         <color rgba="0 0 1 1"/>
45       </material>
46     </visual>
47     <collision>
48       <geometry>
49     <cylinder length="0.4" radius="0.06"/>
50       </geometry>
51       <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.09"/>
52     </collision>
53     <inertial>
54     <mass value="1"/>
55     <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/> 
56     </inertial>
57   </link>
58 
59   <joint name="tilt_joint" type="revolute">
60     <parent link="pan_link"/>
61     <child link="tilt_link"/>
62     <origin xyz="0 0 0.2"/>
63     <axis xyz="0 1 0" />
64     <limit effort="300" velocity="0.1" lower="-4.64" upper="-1.5"/>
65     <dynamics damping="50" friction="1"/>
66   </joint>
67 
68   <link name="tilt_link">
69     <visual>
70       <geometry>
71     <cylinder length="0.4" radius="0.04"/>
72       </geometry>
73       <origin rpy="0 1.5 0" xyz="0 0 0"/>
74       <material name="green">
75         <color rgba="1 0 0 1"/>
76       </material>
77     </visual>
78     <collision>
79       <geometry>
80     <cylinder length="0.4" radius="0.06"/>
81       </geometry>
82       <origin rpy="0 1.5 0" xyz="0 0 0"/>
83     </collision>                                                           
84     <inertial>
85     <mass value="1"/>
86     <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
87     </inertial>
88 
89   </link>
90 
91 
92 </robot>            

 

详解URDF文件

<?xml version= "1.0"?>

<robot name = "pan_tilt">

<robot>标签定义了我们将要创建的机器人的名称。在这里，我们将机器人命名为pan_tilt.

如果我们查看<robot>标签定义之后的部分，我们可以看到pan-and-tilt机器结构中连杆和关节的定义：

<link name ="base_link">

   <visual>

     <geometry>

    <cylinder length= "0.01" radius = "0.2"/>

   </geometry>

   <origin rpy= "0 0 0" xyz="0 0 0"/>

   <material name = "yellow">

      <color rgba>="1 1 0 1"/>

    </material>

 </visual>

</link>

前面的这段代码是pan-and-tilt机械结构的base_link的定义。<visual>标签描述了连杆的可见外观，它将在机器人仿真中显示出来。我们就可以用这个标签来定义连杆的几何形状（圆柱、立方体、球体、网络模型）以及连杆的材质（颜色和纹理）。

<joint name="pan_joint " type ="revolute">

   <parent link = "base_link"/>

   <child link="pan_link"/>

   <origin xyz="0 0 0.1"/>

  <axis xyz ="0 0 1"/>

</joint>

在前面的代码片段中，我们定义了一个具有唯一名称和关节类型的关节。在这里我们使用的关节类型是旋转关节(revolute），父连杆和子连杆分别是base_link和pan_link。在此标签内还指定了关节原点。

然后检查urdf是否包含错误，命令如下：

$ check_urdf pan_tilt.urdf

check_urdf命令将解析urdf标签并显示错误（如果有的话），如果一切正常，他将输出如下内容：

robot name is: pan_tilt
---------- Successfully Parsed XML ---------------
root Link: base_link has 1 child(ren)
    child(1):  pan_link
        child(1):  tilt_link

 如果我们想以图形化的方式查看机器人连杆和关节的结构，我们可以使用一个名为urdf_to_graphiz的命令行工具：

$ urdf_to_graphiz pan_tilt.urdf

这个命令将生成两个文件：pan_tilt.gv和pan_tilt.pdf.

我们可以使用以下命令来查看此机器人的结构：

$ evince pan_tilt.pdf

如图所示：

 

 

二，在RViz中可视化机器人３D模型

设计好