ROS机器人小车建模仿真与SLAM

一、URDF

​ URDF，即统一机器人描述格式（Unified Robot Description Format），是一种用于描述机器人模型的XML文件格式。URDF文件包含了机器人的物理和关节属性，使得机器人可以在仿真环境中被准确地表示和模拟。URDF是ROS（机器人操作系统）中广泛使用的一种格式，但它也可以独立于ROS使用。

URDF文件的主要组成部分包括：

• 机器人（Robot）：定义了机器人的根元素，包含了机器人的所有链接（links）和关节（joints）。
• 链接（Link）：代表机器人的一个物理部分，可以是机器人的手臂、腿部或任何其他部分。每个链接都有其几何形状、质量、尺寸和视觉/碰撞属性。
• 关节（Joint）：定义了链接之间的连接方式，可以是旋转关节（revolute）、滑动关节（prismatic）或其他类型。关节定义了链接之间的相对运动。
• 材料（Material）：定义了链接的视觉属性，如颜色、纹理等。
• 传感器（Sensor）：可以附加到链接上，用于在仿真中模拟传感器的功能。
• 插件（Plugin）：允许URDF文件包含自定义的脚本或行为。

URDF文件使得开发者能够在不同的仿真环境中重用机器人模型，同时也方便了机器人设计和仿真的交流。URDF文件可以被转换成其他格式，以适应不同的仿真软件或机器人控制系统。

二、创建小车模型

1.创建功能包

mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws/src
catkin_init_workspace

2.导入依赖

catkin_create_pkg jubot_demo urdf xacro 
cd jubot_demo/
mkdir urdf
mkdir launch
mkdir meshes
mkdir config

3.创建urdf,launch文件：

<launch>
 
  <!-- 将 urdf 文件内容设置进参数服务器 -->
  <param name="robot_description" textfile="$(find jubot_demo)/urdf/box_urdf.urdf" />
 
  <!-- 启动 rviz -->
  <!-- <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" /> -->
  <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find jubot_demo)/config/rviz/show_four_wheel_car.rviz" />
 
  <!-- 启动机器人状态和关节状态发布节点 -->
  <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />
  <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
 
  <!-- 启动图形化的控制关节运动节点 -->
  <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />
 
 
</launch>

urdf:

<!-- <robot name="mycar">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>
</robot> -->
 
 
 
<robot name="mycar">
  <!-- 设置 base_footprint  -->
  <link name="base_footprint">
    <visual>
      <geometry>
        <sphere radius="0.001" />
      </geometry>
    </visual>
  </link>
 
  <!-- 添加底盘 -->
  <!-- 
        参数
            形状:圆柱 
            半径:10     cm 
            高度:8      cm 
            离地:1.5    cm
 
    -->
  <link name="base_link">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder radius="0.1" length="0.08" />
      </geometry>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
      <material name="yellow">
        <color rgba="0.8 0.3 0.1 0.5" />
      </material>
    </visual>
  </link>
 
  <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
    <parent link="base_footprint" />
    <child link="base_link"/>
    <origin xyz="0 0 0.055" />
  </joint>
 
  <!-- 添加驱动轮 -->
  <!-- 添加驱动轮 -->
  <!--
        驱动轮是侧翻的圆柱
        参数
            半径: 3.25 cm
            宽度: 1.5  cm
            颜色: 黑色
        关节设置:
            x = 0
            y = 底盘的半径 + 轮胎宽度 / 2
            z = 离地间距 + 底盘长度 / 2 - 轮胎半径 = 1.5 + 4 - 3.25 = 2.25(cm)
            axis = 0 1 0
    -->
  <link name="left_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
      </geometry>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5705 0 0" />
      <material name="black">
        <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
      </material>
    </visual>
 
  </link>
 
  <joint name="left_wheel2base_link" type="continuous">
    <parent link="base_link" />
    <child link="left_wheel" />
    <origin xyz="0 0.1 -0.0225" />
    <axis xyz="0 1 0" />
  </joint>
 
 
  <link name="right_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
      </geometry>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5705 0 0" />
      <material name="black">
        <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
      </material>
    </visual>
 
  </link>
 
  <joint name="right_wheel2base_link" type="continuous">
    <parent link="base_link" />
    <child link="right_wheel" />
    <origin xyz="0 -0.1 -0.0225" />
    <axis xyz="0 1 0" />
 
  </joint>
 
 
  <!-- 添加万向轮(支撑轮) -->
  <!-- 添加万向轮(支撑轮) -->
  <!--
        参数
            形状: 球体
            半径: 0.75 cm
            颜色: 黑色
 
        关节设置:
            x = 自定义(底盘半径 - 万向轮半径) = 0.1 - 0.0075 = 0.0925(cm)
            y = 0
            z = 底盘长度 / 2 + 离地间距 / 2 = 0.08 / 2 + 0.015 / 2 = 0.0475 axis= 1 1 1
 
    -->
  &