【ROS】创建机器人模型

1. 新建工作空间(car_move_easy)

mkdir -p ~/car_move_easy/src
cd ~/car_move_easy
catkin_make
source devel/setup.bash

2. 新建功能包(car_move)

cd ~/car_move_easy/src
catkin_create_pkg car_move std_msgs rospy roscpp
cd ~/car_move_easy
catkin_make
source devel/setup.bash

3. 编写.xacro文件,用于生成机器人

在目录 car_move_easy/src/car_move 下新建目录 urdf, 进入该目录,并新建目录xacro, 进入xacro,编写以下.xacro文件

my_base_camera_laser.urdf.xacro

<!-- 组合小车底盘与摄像头与雷达 -->
<robot name="my_car_camera" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <xacro:include filename="my_base.urdf.xacro" />
    <xacro:include filename="my_camera.urdf.xacro" />
    <xacro:include filename="my_laser.urdf.xacro" />
</robot>

my_base.urdf.xacro

<!--
    使用 xacro 优化 URDF 版的小车底盘实现:

    实现思路:
    1.将一些常量、变量封装为 xacro:property
      比如:PI 值、小车底盘半径、离地间距、车轮半径、宽度 ....
    2.使用 宏 封装驱动轮以及支撑轮实现,调用相关宏生成驱动轮与支撑轮

-->
<!-- 根标签,必须声明 xmlns:xacro -->
<robot name="my_base" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
    <!-- 封装变量、常量 -->
    <xacro:property name="PI" value="3.141"/>
    <!-- 宏:黑色设置 -->
    <material name="black">
        <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
    </material>
    <!-- 底盘属性 -->
    <xacro:property name="base_footprint_radius" value="0.001" /> <!-- base_footprint 半径  -->
    <xacro:property name="base_link_radius" value="0.1" /> <!-- base_link 半径 -->
    <xacro:property name="base_link_length" value="0.08" /> <!-- base_link 长 -->
    <xacro:property name="earth_space" value="0.015" /> <!-- 离地间距 -->

    <!-- 底盘 -->
    <link name="base_footprint">
      <visual>
        <geometry>
          <sphere radius="${base_footprint_radius}" />
        </geometry>
      </visual>
    </link>

    <link name="base_link">
      <visual>
        <geometry>
          <cylinder radius="${base_link_radius}" length="${base_link_length}" />
        </geometry>
        <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
        <material name="yellow">
          <color rgba="0.5 0.3 0.0 0.5" />
        </material>
      </visual>
    
<think>好的,我现在需要帮助用户了解如何在ROS中使用URDF文件创建机器人模型。首先,用户可能已经对ROS有一定的基础,但需要具体的步骤指导。根据提供的引用内容,URDF是XML格式的,用于描述机器人的结构、关节和自由度等。用户可能希望从零开始创建一个URDF文件,并在RViz中可视化。 首先,我需要整理创建URDF的基本步骤。引用中提到了创建功能包、编写URDF文件、配置launch文件以及可视化。用户可能需要知道如何组织文件结构,比如在ROS工作空间中创建功能包。例如,引用[3]提到使用ros2 pkg create命令创建功能包,但用户可能使用的是ROS1,需要调整命令为catkin_create_pkg。不过引用[4]中的launch文件示例显示是ROS1的语法,比如使用find和node标签,所以需要确认ROS版本。 接下来,编写URDF文件的基本结构。需要包含link和joint的定义。引用[1]说明URDF描述机器人的各个部分,所以需要详细解释每个部分的作用,比如base_link、轮子、关节等。可能需要给出一个简单的示例,比如两轮小车的模型,并确保使用正确的XML标签,如<link>和<joint>,以及属性如name、type、parent和child。 然后,配置launch文件来加载URDF并启动RViz。引用[4]中的launch文件示例展示了如何加载URDF文件,设置参数,并启动joint_state_publisher和robot_state_publisher节点,以及RViz。需要解释每个部分的作用,比如robot_description参数和各个节点的功能。 用户可能会遇到常见错误,比如文件路径错误或XML语法错误,需要提醒检查urdf路径和语法。引用[2]和[4]提到了一些报错的解决方法,可能需要提及这些参考资料。 最后,生成相关问题,帮助用户深入理解。比如如何添加传感器、优化URDF、处理复杂模型,以及ROS2中的差异。这些问题应基于引用内容,如引用[3]提到ROS2中使用ament_cmake,所以相关问题可以涉及ROS2的注意事项。 需要确保回答结构清晰,分步骤说明,并提供示例代码块。同时,正确应用引用标注,如引用[1]关于URDF的基本概念,引用[4]的launch文件结构。注意避免使用Markdown格式,但用户的问题中允许使用代码块,所以需要正确包裹示例代码。 总结步骤:创建功能包→编写URDF→配置launch→启动可视化→常见问题。每个步骤需要简明扼要,并参考提供的引用内容来增强权威性。确保语言口语化,避免技术术语过多,但保持准确性。</think>以下是在ROS中使用URDF创建机器人模型的完整教程(ROS1 Melodic/Noetic版本): ### 一、基础环境搭建 1. 创建工作空间 ```bash mkdir -p ~/catkin_ws/src cd ~/catkin_ws/ catkin_make ``` 2. 创建功能包(引用[3]的ROS1适配) ```bash cd ~/catkin_ws/src catkin_create_pkg my_robot_description urdf xacro ``` ### 二、URDF文件编写 1. 创建urdf目录和基础文件 ```bash cd my_robot_description mkdir urdf meshes launch config ``` 2. 基础机器人模型示例(urdf/simple_robot.urdf): ```xml <?xml version="1.0"?> <robot name="my_first_robot"> <!-- Base Link --> <link name="base_link"> <visual> <geometry> <box size="0.2 0.1 0.05"/> </geometry> <material name="blue"> <color rgba="0 0 0.8 1"/> </material> </visual> </link> <!-- Left Wheel --> <link name="left_wheel"> <visual> <geometry> <cylinder length="0.02" radius="0.03"/> </geometry> </visual> </link> <joint name="left_wheel_joint" type="continuous"> <parent link="base_link"/> <child link="left_wheel"/> <origin xyz="0 0.06 -0.025" rpy="1.5708 0 0"/> </joint> </robot> ``` ### 三、Launch文件配置(引用[4]) 创建launch/display.launch: ```xml <launch> <arg name="model" default="$(find my_robot_description)/urdf/simple_robot.urdf"/> <arg name="gui" default="true" /> <param name="robot_description" textfile="$(arg model)" /> <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/> <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" /> <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" /> <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find my_robot_description)/config/display.rviz" required="true" /> </launch> ``` ### 四、可视化与调试 1. 启动模型 ```bash roslaunch my_robot_description display.launch ``` 2. 在RViz中添加显示项: - 添加RobotModel - 添加TF显示 - 调整坐标系显示 ### 五、进阶功能实现 1. 添加运动学参数: ```xml <joint name="left_wheel_joint" type="continuous"> <axis xyz="0 1 0"/> <limit effort="100" velocity="2.0"/> <dynamics damping="0.7" friction="0.8"/> </joint> ``` 2. 使用Xacro宏(引用[2]): ```xml <xacro:macro name="create_wheel" params="name xyz"> <link name="${name}_wheel"> <!-- 轮子定义 --> </link> <joint name="${name}_wheel_joint" type="continuous"> <origin xyz="${xyz}"/> </joint> </xacro:macro> ``` ### 六、常见问题排查 1. 模型不显示:检查urdf文件路径是否正确 2. TF报错:确认所有joint的parent/child关系正确 3. 参数错误:使用`check_urdf`工具验证: ```bash sudo apt-get install liburdfdom-tools check_urdf your_robot.urdf ```
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