机器人描述格式-URDF详解

我就是我 2023-02-26 02:12 16阅读 0赞

URDF格式在ROS中是一个非常重要的机器人模型描述格式，URDF采用各种标签描述具体的机器人模型

1 机器人名称描述

..........

</robot>

robot name定义了机器人的名称

<robot name>标签是完整机器人模型最顶层的标签，<link>和<jiont>.....等其他标签都必须包含在

<robot name>....................................</robot>里面

2 <link>描述标签  
<link name="base\_link">    
    <inertial>  
        <mass value="0.001"/>  
        <origin xyz="0 0 0"/>  
        <inertia ixx="0.000" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.000" iyz="0.0" izz="0.000"/>  
    </inertial>  
    <visual>  
        <origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />                                    
        <geometry>  
             <cylinder length="0" radius="0"/>  
        </geometry>  
        <material name="yellow">    
             <color rgba="0 0 0 0"/>  
        </material>  
    </visual>  
    <collision>  
        <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0 0 0" />  
        <geometry>  
             <box size="0.0 0.0 0.0" />  
        </geometry>  
    </collision>  
</link>

link标签用于描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺寸 颜色 形状 惯性矩阵和碰撞参数等。

其中 <inertial>.........</inertial>用于描述link的惯性参数其中<mass>是以千克为单位定义的组件重量，<inertia>是

3×3的转动惯量矩阵。

<visual> .........</visual>用于描述机器人link部件的外观参数。

<collision>..........</collision>用于描述link的碰撞属性一般检测碰撞区域大于外观可视的区域，只要与collision区域

相交即可认为与该部件发生碰撞。

3 机器人关节属性连接标签<jiont>

<jiont>标签用于描述机器人关节运动学和动力学属性，包括关节运动位置速度等，关节的type运动形式为以下几种

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0OTExNjM2_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

<jiont>标签

<joint>必须指定parent link和child link参数，其他参数可选

<calibration>关节的参考位置，用于矫正关节的绝对位置

<dynamics>用于描述关节的物理属性，若阻尼 摩擦等

<limit>用于描述运动的一些极限值，比如关节的上下运动的极限角度等

<limit  effort = " " lower = " " upper = " "  velocity = " " />

标签用于选择以下属性：effort(关节所承受的最大力)，lower(赋值给关节的下限，旋转关节的单位

是弧度，移动关节的单位是米)，upper(赋值给关节的上限)，velocity(强制关节的最大速度)

4 创建一个简单机器人模型例子解析

<?xml version="1.0" ?>  
<robot name="mrobot\_chassis">

//robot name 标签用于定义所描述机器人的名称

//link标签描述了机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺寸，颜色，形状惯性和碰撞参数等，visual...../visual 标签描述机器人某个部件的外观参数等。origin 标签描述了所绘制外观geometry的坐标起点，一般对于规则形状的外观坐标起点位于规则形状的重心位置， cylinder 标签描述了这个圆柱体的尺寸，material 标签用于描述外观的颜色等信息

<joint name="base\_left\_motor\_joint" type="fixed"> //joint...../joint标签用于描述机器人关节的运动学和动力属性  
        <origin xyz="0.1 0.1 0.1" rpy="0 0 0" />          
        <parent link="base\_link"/>  
        <child link="left\_motor" />  
    </joint>

//上述joint...../joint标签中一般描述origin parent child等参数，origin描述了joint连接点基于parent link="base\_link"  
     坐标的偏移量，一般在rviz仿真中左上角Fixed Frame 的map选项设置成base\_link，则base\_link在rviz中为坐标原点，那么        origin所描述的joint为基于坐标原点的偏移量，parent为jiont的支撑连接部件，child为子部件，joint就为子部件和支撑连接部件     的关节

//连接关节joint name="left\_wheel\_joint" 为left\_motor和left\_wheel\_link关节点，left\_wheel\_link为left\_motor的子部件,其中  
     left\_wheel\_joint的基础坐标是基于parent link="left\_motor"的关节joint name="base\_left\_motor\_joint" 的基础坐标偏移量  
     而非left\_motor的origin偏移量

.......

..........

</robot>

5 关于<joint>坐标偏移量，如下图所示一个运动部分由好几个关节组成

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0OTExNjM2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

图中左下角为坐标参考点，在rviz仿真中机器人部件的坐标参考点是可以修改，rviz界面左上角Fixed Frame 的

map选项中可以修改。假设图中参考点为第4点中<link name="base\_link">参考点，那么后面关节描述的origin坐

标是关于参考点或者前一个相连接的关节为参考，如上图joint3的关节坐标的偏移是以jiont2为参考，而跟link3部

分的origin坐标偏移无关，如joint name="left\_wheel\_joint"是joint name="base\_left\_motor\_joint" 的子关节，那么

joint name="left\_wheel\_joint"的origin坐标偏移是以joint name="base\_left\_motor\_joint" 的origin坐标为偏移，而

跟link name="left\_motor"部件的origin坐标偏移无关，link name="left\_motor"部件的origin坐标偏移表示该部件

偏移joint name="base\_left\_motor\_joint"坐标的量。

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