ROS学习笔记15——Xacro

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xacro 提供了可编程接口，类似于计算机语言，包括变量声明调用、函数声明与调用等语法实现。在使用 xacro 生成 urdf 时，根标签robot中必须包含命名空间声明:xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro"

1、属性和算术运算

用于封装 URDF 中的一些字段，比如: PAI 值，小车的尺寸，轮子半径 ....

1.1 属性定义

<xacro:property name="xxxx" value="yyyy" />

1.2 属性调用

${属性名称}

1.3 算术运算

${数学表达式}

2、宏

类似于函数实现，提高代码复用率，优化代码结构，提高安全性

2.1 宏定义

<xacro:macro name="宏名称" params="参数列表(参数不是必须的，多参数之间使用空格分隔)">

    .....

    参数调用格式: ${参数名}

</xacro:macro>

2.2 宏调用

<xacro:宏名称 参数1=xxx 参数2=xxx/>

3、文件包含

机器人由多部件组成，不同部件可能封装为单独的 xacro 文件，最后再将不同的文件集成，组合为完整机器人，可以使用文件包含实现。

<robot name="xxx" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
      <xacro:include filename="my_base.xacro" />
      <xacro:include filename="my_camera.xacro" />
      <xacro:include filename="my_laser.xacro" />
      ....
</robot>

4、例

/xacro

<robot name="mycar" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <xacro:property name="footprint_radius" value="0.001" />
    
    <!-- base_footprint link -->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="${footprint_radius}" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>

    <!-- 
        形状：圆柱
        半径：0.1m
        高度：0.08m
        离地间距：0.015m
     -->
    <xacro:property name="base_radius" value="0.1" />
    <xacro:property name="base_length" value="0.08" />
    <xacro:property name="lidi" value="0.015" />
    <xacro:property name="base_joint_z" value="${base_length / 2 + lidi}" />
    
    <!-- 底盘link -->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="${base_radius}" length="${base_length}" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="base_link_color">
                <color rgba="0.3 0.5 0.2 0.5" />
            </material>
        </visual>    
    </link>
    <!-- 底盘link 和 base_footprint 之间的 joint -->
    <joint name="Base_linkToBase_footprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint" />
        <child link="base_link" />
        <!-- 关节z上的设置 = 车体高度/2 + 离地间距 -->
        <origin xyz="0 0 ${base_joint_z}" rpy="0 0 0" />
    </joint>

    <!-- 
        驱动轮
        形状：圆柱
        半径：0.035m
        长度：0.015m
     -->
    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.0325" />
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.015" />
    <xacro:property name="PI" value="3.1415927" />
    <xacro:property name="wheel_joint_z" value="${(-1)*(base_length / 2 + lidi - wheel_radius)}" />

    <!-- 
        wheel_name: left 或 right
        flag: 1 或 -1
     -->
    <xacro:macro name="wheel_func" params="wheel_name flag">

        <!-- 驱动轮 link -->
        <link name="${wheel_name}_wheel">
            <visual>
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" />
                </geometry>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${PI / 2} 0 0" />
                <material name="${wheel_name}_wheel_color">
                    <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
                </material>
            </visual>
        </link>
        
        <!-- 驱动轮 和 底盘 joint -->
        <joint name="${wheel_name}_wheelToBase_link" type="continuous">
            <parent link="base_link" />
            <child link="${wheel_name}_wheel" />
            <origin xyz="0 ${0.1 * flag} ${wheel_joint_z}" rpy="0 0 0" />
            <axis xyz="0 1 0" />
        </joint>

    </xacro:macro>

    <xacro:wheel_func wheel_name="left" flag="1" />
    <xacro:wheel_func wheel_name="right" flag="-1" />


    <!-- 添加万向轮 
        形状：球
        半径：0.0075m
    -->
    <!-- 万向支撑轮 link -->
    <xacro:property name="support_wheel_radius" value="0.0075" />
    <!-- 关节 z的偏移量 = 车体高度 / 2 + 离地间距 - 万向轮半径 -->
    <xacro:property name="support_joint_z" value="${base_length / 2 + lidi - support_wheel_radius}" />
    <xacro:property name="support_joint_x" value="0.0925" />

    <!-- 
        wheel_name: front 或 back
        flag: 1 或 -1
     -->
    <xacro:macro name="support_wheel_func" params="support_wheel_name flag" >
        <link name="${support_wheel_name}_wheel">
            <visual>
                <geometry>
                    <sphere radius="${support_wheel_radius}" />
                </geometry>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <material name="${support_wheel_name}_wheel_color">
                    <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
                </material>
            </visual>
        </link>
        <!-- 万向支撑轮前 和 底盘 joint -->
        <joint name="${support_wheel_name}_wheelToBase_link" type="continuous">
            <parent link="base_link" />
            <child link="${support_wheel_name}_wheel" />
            <origin xyz="${0.0925 * flag} 0 ${-1 * support_joint_z}" />
            <axis xyz="1 1 1" />
        </joint>
    
    </xacro:macro>

    <xacro:support_wheel_func support_wheel_name="front" flag="1" />
    <xacro:support_wheel_func support_wheel_name="back" flag="-1" />

</robot>

launch

 <launch>
    <!-- <param name="robot_description" textfile="$(find urdf01_rviz)/urdf/xacro/demo03_car_base.urdf" /> -->
    <!-- xacro 和 launch 集成 -->
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find urdf01_rviz)/urdf/xacro/demo03_car_base.urdf.xacro" />
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf01_rviz)/config/show_mycar.rviz" />

    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />

    <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />
</launch>