亚博microros小车-原生ubuntu支持系列：12 URDF 模型

bohu832025-01-30 23:29

ros2笔记-6.2 使用urdf创建机器人模型_urdf机器人建模-CSDN博客

之前跟小鱼老师大概了解过urdf模型。再贴一下亚博的介绍

4.1、组成部分

  • link，连杆，可以想象成是人的手臂

  • joint，关节，可以想象成是人的手肘关节

link与joint的关系：两个link之间通过关节连接起来，想象成手臂有小臂(link)和大臂(link)通过肘关节(joint)连接。

4.1.1、link

1）、简介

在URDF描述性语言中，link是用来描述物理特性的，

  • 描述视觉显示， 标签。

  • 描述碰撞属性， 标签。

  • 描述物理惯性， 标签不常用。

Links还可以描述连杆尺寸(size)\颜色(color)\形状(shape)\惯性矩阵(inertial matrix)\碰撞参数(collision properties)等，每个Link会成为一个坐标系。

3）、标签介绍

  • origin：描述的是位姿信息； xyz 属性描述的是在大环境中的坐标位置， rpy 属性描述的是自身的姿态。

  • mess：描述的是link的质量。

  • inertia：惯性参考系，由于转动惯性矩阵的对称性，只需要6个上三角元素 ixx, ixy, ixz, iyy, iyz, izz作为属性。

  • geometry：标签描述的是形状； mesh 属性主要的功能是去加载纹理文件的， filename 属性纹理路径的文件地址

  • material：标签描述的是材质； name 属性为必填项，可以为空，可以重复 。通过【color】标签中的 rgba

    属性来描述红、绿、蓝、透明度，中间用空格分隔。

4.1.2、joints

1）、简介

描述两个关节之间的关系，运动位置和速度限制，运动学和动力学属性。关节类型有以下几种：

  • fixed：固定关节。不允许运动，起连接作用。

  • continuous：旋转关节。可以持续旋转，没有旋转角度的限制。

  • revolute：旋转关节。类似于continuous，有旋转角度的限制。

  • prismatic：滑动关节。沿某一轴线移动，有位置限制。

  • floating：悬浮关节。具备六个自由度，3T3R。

  • planar：平面关节。允许在平面正交上方平移或者旋转。

在【joint】标签中 name 属性是 必填项，描述关节的名称,并且是唯一。在【joint】标签中 type 属性，对应填写六大关节类型。

3）、标签介绍

  • origin：子标签,指的是旋转关节于 parent 所在坐标系的相对位置。

  • parent，child：parent，child子标签代表的是两个要连接的link；parent是参照物，child围绕着praent旋转。

  • axis：子标签表示child对应的link围绕哪一个轴（xyz）旋转和述绕固定轴的旋转量。

  • limit：子标签主要是限制child的。 lower 属性和 upper 属性限制了旋转的弧度范围， effort 属性限制的是转动过程中的受力范围。(正负value值，单位为牛或N)， velocity 属性限制了转动时的速度，单位为米/秒或m/s。

  • mimic：描述该关节与已有关节的关系。

  • safety_controller：描述安全控制器参数。保护机器人关节的运动。

打开目录看了下，有meshes、urdf 文件夹

meshes：用来保存urdf中引用的机器人模型所需要的三维模型文件，这些文件为.stl格式，根据机器人的运动自由度，将机器人模型分割成了不同部分。其中.stl 无法之间文本查看

urdf：包含了一个roarm.urdf文件，这个文件用来描述meshes中的机器人模型相对位置的机构运动关系。这个urdf 是solidworks导出的。

代码相关

拷贝：

meshes文件夹，urdf文件夹、launch文件夹

src/yahboomcar_description/urdf/新建MicroROS.urdf，代码如下：

XML 复制代码 
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!-- This URDF was automatically created by SolidWorks to URDF Exporter! Originally created by Stephen Brawner (brawner@gmail.com) 
     Commit Version: 1.6.0-1-g15f4949  Build Version: 1.6.7594.29634
     For more information, please see http://wiki.ros.org/sw_urdf_exporter -->
<robot
  name="micro4.0">
  <link
    name="base_link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="-0.0038187037800903 -0.000532399212617988 -0.00668209865413972"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.222555109690442" />
      <inertia
        ixx="0.000160582675692647"
        ixy="-8.18530574494391E-07"
        ixz="-2.74575507729664E-06"
        iyy="0.000176217109527607"
        iyz="1.64721285063183E-07"
        izz="0.000302441932451338" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/base_link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="1 1 1 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/base_link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <link
    name="zq_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="2.84786462870987E-05 0.00150864010556555 -6.41979491855862E-06"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0141019725825625" />
      <inertia
        ixx="2.6630099758609E-06"
        ixy="1.26357217848149E-10"
        ixz="3.48142402253186E-10"
        iyy="4.6848091087889E-06"
        iyz="1.13495192666687E-11"
        izz="2.66447797487454E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/zq_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.647058823529412 0.619607843137255 0.588235294117647 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/zq_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="zq_Joint"
    type="continuous">
    <origin
      xyz="0.0455 0.0675 -0.02125"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="zq_Link" />
    <axis
      xyz="0 1 0" />
  </joint>
  <link
    name="yq_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="2.46503405071305E-05 -0.00150864013768208 1.56400066804556E-05"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0141019726622963" />
      <inertia
        ixx="2.66339752604607E-06"
        ixy="-1.22792569566631E-10"
        ixz="-7.34799731138498E-10"
        iyy="4.68480910880912E-06"
        iyz="-3.18889570074274E-11"
        izz="2.66409042506092E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/yq_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.647058823529412 0.619607843137255 0.588235294117647 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/yq_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="yq_Joint"
    type="continuous">
    <origin
      xyz="0.0455 -0.0675 -0.02125"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="yq_Link" />
    <axis
      xyz="0 -1 0" />
  </joint>
  <link
    name="yh_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="-3.70764732487289E-06 -0.00150864010086474 -2.89569007898387E-05"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0141019725703797" />
      <inertia
        ixx="2.66453003257312E-06"
        ixy="5.38819271008195E-11"
        ixz="-2.05112988374728E-10"
        iyy="4.68480910877904E-06"
        iyz="1.14855312609176E-10"
        izz="2.66295791816006E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/yh_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.647058823529412 0.619607843137255 0.588235294117647 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/yh_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="yh_Joint"
    type="continuous">
    <origin
      xyz="-0.0495 -0.0675 -0.02125"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="yh_Link" />
    <axis
      xyz="0 -1 0" />
  </joint>
  <link
    name="zh_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="2.71005454374126E-05 0.00150864011455075 -1.08539409463503E-05"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0141019726113614" />
      <inertia
        ixx="2.66315588150881E-06"
        ixy="1.26558270834104E-10"
        ixz="5.60449660674614E-10"
        iyy="4.68480910884624E-06"
        iyz="-8.82832301592923E-12"
        izz="2.66433206935428E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/zh_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.647058823529412 0.619607843137255 0.588235294117647 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/zh_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="zh_Joint"
    type="continuous">
    <origin
      xyz="-0.0495 0.0675 -0.02125"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="zh_Link" />
    <axis
      xyz="0 1 0" />
  </joint>
  <link
    name="imu_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="-0.0316761324986627 0.00132159782250217 -0.000479349648167576"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0132101454078263" />
      <inertia
        ixx="2.09255982058915E-06"
        ixy="-1.5860144299643E-08"
        ixz="-3.27485068549135E-10"
        iyy="4.73790359695282E-06"
        iyz="-2.29375131893769E-10"
        izz="6.79434472621533E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/imu_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.149019607843137 0.149019607843137 0.149019607843137 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/imu_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="imu_Joint"
    type="fixed">
    <origin
      xyz="-0.002999 -0.0030001 0.031701"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="imu_Link" />
    <axis
      xyz="0 0 0" />
  </joint>
  <link
    name="radar_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="2.50028066700073E-05 9.8943368066196E-05 -0.0175251744352531"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0384696758414604" />
      <inertia
        ixx="8.81880784590578E-06"
        ixy="-1.66165059019566E-07"
        ixz="-1.11024960466139E-07"
        iyy="1.44967275960782E-05"
        iyz="-3.88415222298422E-08"
        izz="2.24335777017028E-05" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/radar_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.180392156862745 0.180392156862745 0.180392156862745 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/radar_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="radar_Joint"
    type="fixed">
    <origin
      xyz="0 0 0.078933557468359"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="radar_Link" />
    <axis
      xyz="0 0 0" />
  </joint>
  <link
    name="jq1_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="0.0110585433790032 -0.00605208841063553 0.015781881952638"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0115074341427154" />
      <inertia
        ixx="1.61581689683415E-06"
        ixy="1.00926034806027E-09"
        ixz="-2.6905085628935E-07"
        iyy="9.62368700578607E-07"
        iyz="7.36350494885753E-09"
        izz="1.35577194148353E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/jq1_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.776470588235294 0.756862745098039 0.737254901960784 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/jq1_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="jq1_Joint"
    type="revolute">
    <origin
      xyz="0.064 0 0.014"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="jq1_Link" />
    <axis
      xyz="0 0 1" />
    <limit
      lower="-1.57"
      upper="1.57"
      effort="0"
      velocity="0" />
  </joint>
  <link
    name="jq2_Link">
    <inertial>
      <origin
        xyz="0.0135058163511177 0.000857671482029795 0.00288177408889561"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.0133313425901211" />
      <inertia
        ixx="1.96303534926057E-06"
        ixy="3.68224074620386E-09"
        ixz="2.60821852145315E-07"
        iyy="1.5250310537691E-06"
        iyz="5.421881574463E-09"
        izz="1.9926579435283E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/jq2_Link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.298039215686275 0.298039215686275 0.298039215686275 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://yahboomcar_description/meshes/jq2_Link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="jq2_Joint"
    type="revolute">
    <origin
      xyz="0.016864 8.4892E-05 0.023959"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="jq1_Link" />
    <child
      link="jq2_Link" />
    <axis
      xyz="0.0037845 -0.99999 0" />
    <limit
      lower="-1.57"
      upper="1.57"
      effort="0"
      velocity="0" />
  </joint>
</robot>
python 复制代码 
from ament_index_python.packages import get_package_share_path

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import Command, LaunchConfiguration

from launch_ros.actions import Node
from launch_ros.parameter_descriptions import ParameterValue

def generate_launch_description():
    urdf_tutorial_path = get_package_share_path('yahboomcar_description')
    default_model_path = urdf_tutorial_path / 'urdf/MicroROS.urdf'

    model_arg = DeclareLaunchArgument(name='model', default_value=str(default_model_path),
                                      description='Absolute path to robot urdf file')
    robot_description = ParameterValue(Command(['xacro ', LaunchConfiguration('model')]),
                                       value_type=str)

    robot_state_publisher_node = Node(
        package='robot_state_publisher',
        executable='robot_state_publisher',
        parameters=[{'robot_description': robot_description}]
    )

    joint_state_publisher_gui_node = Node(
        package='joint_state_publisher_gui',
        executable='joint_state_publisher_gui'
    )

    
    tf_base_footprint_to_base_link = Node(
        package='tf2_ros',
        executable='static_transform_publisher',
        arguments=['0', '0', '0.05', '0.0', '0.0', '0.0', 'base_footprint', 'base_link'],
    )
    
    return LaunchDescription([
        model_arg,
        joint_state_publisher_gui_node,
        robot_state_publisher_node,
        tf_base_footprint_to_base_link
    ])

  • model_arg：加载模型参数，加载的模型为MicroROS.urdf

  • joint_state_publisher_gui_node：发布sensor_msgs/JointState消息

  • robot_state_publisher_node：机器人状态发布

  • tf_base_footprint_to_base_link：发布base_footprint到base_link的静态变换

修改setup.py,增加urdf跟meshes文件夹拷贝。

安装下依赖：

sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-joint-state-publisher-gui

运行：

复制代码 
ros2 launch yahboomcar_description display_launch.py

rivz2

如果提示：

ERROR\] \[1737795000.757657365\] \[rviz2\]: Error retrieving file \[package://yahboomcar_description/meshes/zq_Link.STL\]: Package \[yahboomcar_description\] does not exist 需要重新配置下环境变量。 进入rviz,选择将【Fixed Frame】改成base_linke，即可显示小车模型， ![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/41ee4ecb1f254fc3801d02ccad2dff84.png) 这是带TF模型 ![](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/65b0c95bef3d444f99c61b2c73528ab1.png) 可见这种软件导出的urdf模型，比直接定义几何体形状精确多了。基本上1：1复原了真实小车。

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