ROS中的URDF
什么是URDF
Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式，简称为URDF；
ROS中一个非常重要的机器人模型描述格式；
URDF文件使用XML格式描述机器人模型；
ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器。
URDF标签说明
<link>
作用：
- 描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性；
- 尺寸（size）、颜色（color）、形状（shape）、惯性矩阵（inertial matrix）、碰撞参数（collision properties）等。
子标签：
- <visual>：描述机器人link部分的外观参数；
- <inertial>：描述link的惯性参数；
- <collision>：描述link的碰撞属性。
<joint>
作用：
- 描述机器人关节的运动学和动力学属性；
- 包括关节运动的位置和速度限制；
- 根据关节运动的形式，可以将其分为六种类型。
| 关节类型 | 描述 |
|---|---|
| continuous | 旋转关节，可以围绕单轴无限旋转 |
| revolute | 旋转关节，类似于continuous，但有旋转的角度限制 |
| prismatic | 滑动关节，沿某一轴线移动的关节，带有位置极限 |
| planar | 平面关节，允许在平面正交方向上平移或者旋转 |
| floating | 浮动关节，允许进行平移、旋转运动 |
| fixed | 固定关节，不允许运动的特殊关节 |
子标签：
- <calibration>：关节的参考位置，用来校准关节的绝对位置；
- <dynamics>：描述关节的物理属性，例如阻尼值、物理静摩擦力等，经常在动力学仿真中用到；
- <limit>：描述运动的一些极限值，包括关节运动的上下限位置、速度限制、力矩限制等；
- <mimic>：描述该关节与已有关节的关系；
- <safety＿controller>：描述安全控制器参数。
<robot>
- 完整机器人模型的最顶层标签；
- <link>和<joint>标签都必须包含在<robot>标签内。
一个完整的机器人模型，由一系列<link>和<joint>组成。
URDF建模优化
URDF建模存在的问题：
- 模型冗长，重复内容过多；
- 参数修改麻烦，不便于二次开发；
- 没有参数计算的功能。
URDF模型的进化版本——xacro模型文件
- 精简模型代码
- 创建宏定义
- 文件包含
- 提供可编程接口
- 常量
- 变量
- 数学计算
- 条件语句
常量的定义和使用
常量定义：
<sacro:property name="M_PI" value="3.14159"/>常量使用：
<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0"/>
数学计算
数学计算：
<origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpx="0 0 0"/>
注意：所有的数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度。
宏定义
宏定义：
<sacro:macro name="name" params="A B C">
......
</sacro:macros>宏调用：
<name A="A_value" B="B_value" C="C_value"/>
文件包含
文件包含：
<xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot_base.xacro"/>
模型显示
方法一：将xacro文件转换成URDF文件后显示
rosrun xacro xacro.py mbot.xacro>mbot.urdf方法二：直接调用xacro文件解析器
<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot.xacro'"/>
<param name="robot_description" command="$(arg model)"/>roslaunch mbot_description display_mbot_base_xacro.launch
