在機器人仿真中，URDF模型包含了機器人運動學和動力學的所有特征，可以自動進行運動學和動力學建模。

1、生成mesh文件

mesh文件一把分兩種：

• visual
  一般是 <.dae> 格式的，主要用來顯示模型。

• collision

  一般是 <.stl > 格式的,主要用來進行碰撞檢測。

一般的三維制圖軟件都可以導出各種格式的文件，可以用 < Google Sketchup >、< SolidWorks> 等軟件生成。

如果不進行碰撞檢測，完全可以用圓柱體、長方體等常見形狀來代替。

只要質量、質心、慣量矩陣等設置正確，運動學和動力學仿真沒有任何問題。顯示模型的形狀只是為了好看，而其設置的屬性才是根本。

2、建模

文件框架如下所示：

<robot name="pr2"><link> ... </link><link> ... </link><link> ... </link><joint> .... </joint><joint> .... </joint><joint> .... </joint></robot>

第一個連桿的名稱必須是 base_link。

具體的建模細節可以參考：

http://blog.csdn.net/xuehuafeiwu123/article/details/54311457 http://blog.csdn.net/xuehuafeiwu123/article/details/54288561 http://blog.csdn.net/xuehuafeiwu123/article/details/54287829 http://wiki.ros.org/urdf/XML

建模需要注意的主要有：

• 1、DH矩陣

DH矩陣的重要性就不說的，如果錯誤，后面的一切都是浮云。
這里要說的是，DH矩陣和連桿坐標系緊密相連，如果連桿坐標系建立的不一樣，DH矩陣也會有差別。

• 2、質量、質心

是連桿的質量包括連桿、電機、減速器等，這個要具體計算，而質心是和質量一一對應的。如果質量是分開算的，那質心也得分開算。

• 3、轉動慣量

轉動慣量具體指的是 相對于坐標系在質心，坐標軸和連桿坐標系平行的坐標系的轉動慣量矩陣。這一項對于計算機器人的動力學非常重要，而通常又是非常難以計算準確的一個參數。總之、要認證仔細了。

• 4、旋轉軸

旋轉軸是指連桿的轉動軸。一般設置為連桿坐標系的 Z<script type="math/tex" id="MathJax-Element-1">Z</script> 軸。

• 5、坐標系

坐標系的變換是各個和坐標系有關的量的基準，例如質心、轉動慣量等，一定要清楚每一個量相對應的坐標系，對不同的坐標系，他們的值往往是變化的。

3、使用宏

使用 xacro 文件的時候，經常用到宏。

<xacro:macro name="pr2_arm" params="suffix parent reflect"><pr2_upperarm suffix="${suffix}" reflect="${reflect}" parent="${parent}" /><pr2_forearm suffix="${suffix}" reflect="${reflect}" parent="elbow_flex_${suffix}" /> </xacro:macro><xacro:pr2_arm suffix="left" reflect="1" parent="torso" /> <xacro:pr2_arm suffix="right" reflect="-1" parent="torso" />

相當于建立的四個連桿：

<pr2_upperarm suffix="left" reflect="1" parent="torso" /> <pr2_forearm suffix="left" reflect="1" parent="elbow_flex_left" /> <pr2_upperarm suffix="right" reflect="-1" parent="torso" /> <pr2_forearm suffix="right" reflect="-1" parent="elbow_flex_right" /> ##

這樣的話會使得建模簡單化，對于一些結構相同，知識參數賦值不同的塊來說，既加快了開發速度，有不容易出錯。

4、在rviz中查看模型

一般編寫 launch 文件

格式如下：

<launch><!-- Load the URDF/Xacro model of our robot --><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro.py '$(find rbx2_description)/urdf/pedestal_pi/pedestal_pi_with_gripper.xacro'" /><!-- Provide simulated control of the robot joint angles --><node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher"><param name="/use_gui" value="True"/><param name="rate" value="20"/></node><!-- Publish the robot state --><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher"><param name="publish_frequency" value="20.0"/></node></launch>

至少要包含三個節點：

1、urdf文件加載模型，可以用 <include> 等。2、joint_ state_publisher此節點讀取機器人模型中的集合參數，并且發布一系列的變換矩陣組成機器人的 tf 樹。3、robot_ state_publisher這個節點是專門在 rviz 中使用的。可以顯示各關節的滑動條。<para name="use_gui" value="true"/>當然還可以設置其他參數。

關于 launch 文件，可以參考：

http://blog.csdn.net/xuehuafeiwu123/article/details/53991226

5、加載部件

可以把 ROS 上已經存在的部件加到自己的文件中而不需要自己重新建模。

已經存在的模型可以參考：

http://gazebosim.org/models

也可以直接加其他機器人包中的部件。只要在 < geometry>標簽中寫上正確的路徑即可。如：

<geometry><mesh filename="package://pr2_description/meshes/gripper_v0/1_finger.dae"/> <\geometry>

ROS上的很多東西都可以共享的。

6、參考文件

http://wiki.ros.org/
http://wiki.ros.org/xacro
劉平杰等譯，ROS機器人程序設計，機械工業出版社，2014.09
R. PATRICK GOEBEL，ROS By Example（VOLUME 2），July 2014

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ROS 总结（二）：创建URDF模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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