【PX4二次开发】PX4添加无人机模型和一些问题的总结

从SolidWorks中导出STL模型文件

SolidWorks建模

在Solidworks中开展建模工作，搭建无人机的模型。模型主要由机体，电机，螺旋桨等零件组成。

SolidWorks零件添加质量属性

为了尽量与实物的质量分布相同，我在对每个零件建模的时候都提前对实物的质量和尺寸进行测量，最后自定义材料属性并赋值给零件。这样可以尽可能地保证模型和实物的相似度，最终装配体的质量属性如下：

新建参考坐标系并导出STL文件

此处，我选取了无人机模型的重心作为坐标系的原点，并将坐标轴的X轴对齐无人机的机头方向。

另存为STL，选项中选择输出坐标系为刚才新建的坐标系。

PX4固件中的设置

方便起见，本次直接在PX4的默认启动模型iris基础上进行更改如下（也可以参考PX4官方文档教程新定义机型，本次不涉及）：

SDF文件修改

在PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/models/iris文件夹中，新建一个sdf文件。仿照iris.sdf文件修改添加无人机质量，惯性矩，电机位置，机体和螺旋桨可视化文件，电机插件（电机常数、扭力系数，最大转速等参数可以通过动力系统实验测得数据），示例如下：

microfly.sdf

<!-- DO NOT EDIT: Generated from iris.sdf.jinja -->
<sdf version='1.6'>
  <model name='microfly'>
    <link name='base_link'>
      <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <mass>0.279</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.000509927</ixx>
          <ixy>-0.0000</ixy>
          <ixz>-0.0000</ixz>
          <iyy>0.000543117</iyy>
          <izy>-0.0000</izy>
          <izz>0.000833593</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name='base_link_inertia_collision'>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <geometry>
          <box>
            <size>0.136 0.096 0.069</size>
          </box>
        </geometry>
        <surface>
          <contact>
            <ode>
              <min_depth>0.001</min_depth>
              <max_vel>0</max_vel>
            </ode>
          </contact>
          <friction>
            <ode/>
          </friction>
        </surface>
      </collision>
      <visual name='base_link_inertia_visual'>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <geometry>
          <mesh>
            <scale>0.001 0.001 0.001</scale>
            <uri>model://iris/meshes/microfly.STL</uri>
          </mesh>
        </geometry>
        <material>
          <script>
            <name>Gazebo/DarkGrey</name>
            <uri>file://media/materials/scripts/gazebo.material</uri>
          </script>
        </material>
      </visual>
      <gravity>1</gravity>
      <velocity_decay/>
    </link>
    <link name='/imu_link'>
      <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <mass>0.001</mass>
        <inertia>
          <ixx>1e-06</ixx>
          <ixy>0</ixy>
          <ixz>0</ixz>
          <iyy>1e-06</iyy>
          <iyz>0</iyz>
          <izz>1e-06</izz>
        </inertia>
      </inertial>
    </link>
    <joint name='/imu_joint' type='revolute'>
      <child>/imu_link</child>
      <parent>base_link</parent>
      <axis>
        <xyz>1 0 0</xyz>
        <limit>
          <lower>0</lower>
          <upper>0</upper>
          <effort>0</effort>
          <velocity>0</velocity>
        </limit>
        <dynamics>
          <spring_reference>0</spring_reference>
          <spring_stiffness>0</spring_stiffness>
        </dynamics>
        <use_parent_model_frame>1</use_parent_model_frame>
      </axis>
    </joint>
    <link name='rotor_0'>
      <pose>0.0535 -0.0535 -0.0224 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <mass>0.0037</mass>
        <inertia>
          <ixx>9.50e-07</ixx>
          <ixy>0</ixy>
          <ixz>0</ixz>
          <iyy>9.50e-07</iyy>
          <iyz>0</iyz>
          <izz>1.816e-06</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name='rotor_0_collision'>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <geometry>
          <cylinder>
            <length>0.005</length>
            <radius>0.045</radius>
          </cylinder>
        </geometry>
        <surface>
          <contact>
            <ode/>
          </contact>
          <friction>
            <ode/>
          </friction>
        </surface>
      </collision>
      <visual name='rotor_0_visual'>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <geometry>
          <mesh>
            <scale>0.001 0.001 0.001</scale>
            <uri>model://iris/meshes/microfly_3.5_prpo_ccw.stl</uri>
          </mesh>
        </geometry>
        <material>
          <script>
            <name>Gazebo/RedTransparent</name>
            <uri>file://media/materials/scripts/gazebo.material</uri>
          </script>
        </material>
      </visual>
      <gravity>1</gravity>
      <velocity_decay/>
    </link>
    <joint name='rotor_0_joint' type='revolute'>
      <child>rotor_0</child>
      <parent>base_link</parent>
      <axis>
        <xyz>0 0 1</xyz>
        <limit>
          <lower>-1e+16</lower>
          <upper>1e+16</upper>
        </limit>
        <dynamics>
          <spring_reference>0</spring_reference>
          <spring_stiffness>0</spring_stiffness>
        </dynamics>
        <use_parent_model_frame>1</use_parent_model_frame>
      </axis>
    </joint>
    <link name='rotor_1'>
      <pose>-0.0535 0.0535 -0.0224 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <mass>0.0037</mass>
        <inertia>
          <ixx>9.50e-07</ixx>
          <ixy>0</ixy>
          <ixz>0</ixz>
          <iyy>9.50e-07</iyy>
          <iyz>0</iyz>
          <izz>1.816e-06</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name='rotor_1_collision'>
        <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
        <geometry>
          <cylinder>
            <length>0.005</length>
            <radius>0.045</radius>
          </cylinder>
        </geometry>
        <surface>
          <contact>
            <ode/>
          </con