建模练习1 —— 手写一个移动机器人urdf模型

学习了好一阵子Gazebo相关和Moveit相关知识，本以为搭建husky和kinova机械臂仿真环境只不过是把下载的软件包修修改改就好了，没必要深究这两个机器人的细致之处，而事实是，经修改后的仿真模型总是bug百出，可能自己还是掌握的不扎实，所以从零开始，看看如何一步一步建模，看看自己“篡改”的代码究竟哪里出了错。

本博客按照古月大神的视频课程整理学习笔记，旨在方便自己今后的回顾与学习。

1 机器人的定义与组成

2 URDF建模方法

URDF：

• Unfied Robot Description Format，统一机器人描述格式；
• 可以解析URDF文件中使用XML格式描述的机器人模型；
• 包含link和joint自身及相关属性的描述信息；

2.1 < link >

• 描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性
• 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都会成为一个坐标系

link的充分描述需要有三大部分：< visual >< collision >< inertial matrix >

  <!-- Base link is the center of the robot's bottom plate -->
  <link name="base_link">
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh filename="package://husky_description/meshes/base_link.dae" />
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <origin xyz="${( husky_front_bumper_extend - husky_rear_bumper_extend ) / 2.0} 0 ${base_z_size/4}" rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <box size="${ base_x_size + husky_front_bumper_extend + husky_rear_bumper_extend } ${base_y_size} ${base_z_size/2}"/>
      </geometry>
    </collision>
    <collision>
      <origin xyz="0 0 ${base_z_size*3/4-0.01}" rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <box size="${base_x_size*4/5} ${base_y_size} ${base_z_size/2-0.02}"/>
      </geometry>
    </collision>
  </link>

这是husky中的base_link描述

      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />

其中的这句代码很关键，与坐标变换有关系，xyz表示在三个坐标轴上的平移变换，单位是米，rpy是坐标系下的旋转偏移，单位是弧度，分别是围绕x、y、z三轴旋转的角度。所以< visual >部分主要描述了长什么样、位置如何。

会发现< collision >部分的geometry是用box描述的，这样做的目的是简化模型，减少碰撞检测的计算量。

对于惯性矩阵参数，如果是标准几何体，就用公式计算即可，如果是不规则物体，则要借助工具比如Solidworks来计算了。

2.2 < joint >

• 描述两个link之间的关系
• 包括关节运动的位置和速度限制
• 描述机器人关节的运动学和动力学属性
  

这里的

    <origin xyz="0.2 0.2 0" rpy="0 0 0" />

描述child link相对于parent link的坐标变换关系。

<axis xyz="0 0 1"/>

说明z是旋转轴

3 从零写一个移动机器人URDF模型

在catkin_ws/src下，创建功能包

catkin_create_pkg mbot_description urdf xacro

在功能包中建立四个文件夹，分别用于存放特定的文件
接下来编写mbot.urdf文件

3.1 使用圆柱体创建底盘

<?xml version="1.0"?>
<robot name=