URDF（Unified Robot Description Format）

URDF（Unified Robot Description Format）

URDF（Unified Robot Description Format）是一个基于XML的语法框架，用于在机器人操作系统（ROS）中描述和定义机器人模型。URDF文件通过一系列标签来定义机器人的结构、外观和物理属性。以下是URDF中主要标签的详细解释：

1. robot标签

• 定义：root标签，即根标签，用于包含整个URDF文件的内容。
• 属性：
  • name：指定机器人模型的名称。

2. link标签

• 定义：用于描述机器人某个部件（也即刚体部分）的外观和物理属性，如底座、轮子、激光雷达、摄像头等。
• 属性：
  • name：为连杆命名。
• 子标签：
  • <visual>：描述连杆的外观属性。
    • <geometry>：设置连杆的形状，如立方体（<box>）、圆柱体（<cylinder>）、球体（<sphere>）或自定义的3D模型（<mesh>）。
    • <origin>：设置连杆的偏移量和旋转角度。
    • <material>：设置材质属性，如颜色（<color>）和纹理（<texture>）。
  • <collision>：描述连杆的碰撞属性，可以与视觉属性一致，也可以不同。
  • <inertial>：设置连杆的质量、质心位置和中心惯性特性。

3. joint标签

• 定义：用于描述机器人关节的运动学和动力学属性，以及关节运动的安全极限。
• 属性：
  • name：为关节命名。
  • type：指定关节的运动形式，如旋转关节（revolute，有旋转角度限制；continuous，可以绕单轴无限旋转）、滑动关节（prismatic，沿某一轴线移动的关节，有位置极限）、平面关节（planar，允许在平面正交方向上平移或旋转）、浮动关节（floating，允许进行平移、旋转运动）和固定关节（fixed，不允许运动的特殊关节）。
• 子标签：
  • <parent>：指定父连杆的名字。
  • <child>：指定子连杆的名字。
  • <origin>：设置关节的偏移量和旋转角度。
  • <axis>：指定关节的旋转或移动轴。
  • <limit>：设置关节运动的限制范围、力矩限制和速度限制。

4. 其他常用标签

• ：定义材质属性，可以在<robot>标签中定义，然后在<link>中按名称进行引用。
• ：设置rgba材质的颜色，由代表red/green/blue/alpha的四个数字组成，每个数字的范围为[0,1]。
• ：设置材质的纹理，由filename属性指定纹理文件的路径。

5. 注意事项

• URDF文件必须保证XML语法的完整性，因此必须使用<robot>标签作为根标签，所有的<link>和<joint>以及其他标签都必须包含在<robot>标签内。
• 在定义<link>时，需要为每个部件指定一个唯一的名称，并在<visual>、<collision>和<inertial>等子标签中详细描述其外观、碰撞和物理属性。
• 在定义<joint>时，需要指定父连杆和子连杆的名字，并设置关节的运动形式、偏移量、旋转角度、移动轴和运动限制等参数。

通过合理使用这些标签和属性，可以在URDF文件中精确地描述机器人的结构、外观和物理属性，从而为后续的机器人仿真和控制提供基础。

URDF文件示例：

以下是一个详细的simple_robot.urdf文件示例，它描述了一个简单的机器人模型，该模型包含一个底座（base_link）和一个可以在Z轴上旋转的摄像头（camera_link）。

<robot name="simple_robot">
    <!-- 底座link -->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.2 0.2 0.1"/> <!-- 设置底座为长方体，尺寸为0.2x0.2x0.1米 -->
            </geometry>