郑重提示：为了记录自己在学习过程中遇到的问题，所以记录了这篇博客。。在后面学习的过程中发现之前这篇博客记录的导出URDF模型坐标系设置方法存在一些问题，不好写DH参数表，，更更要命的是，好些朋友都收藏了这篇博客，为了不误导大家，再次对以下内容做出修改，并给出DH参数表。该方法是目前为止，我认为最好理解的一种建立坐标系方法----感觉上属于标准DH参数表建立方法的分支。

再多说一句，大家都知道，建立坐标系的方法不是唯一的，分为标准DH参数和修正DH参数，采用标准DH参数建立方法只适用于“链式”机械臂，也就是我用到的这种串联机械臂，假使用于并联机械臂则会产生歧义。什么是并联机械臂呢？如下图这种闭环机械臂。采用修正DH参数方法的话，虽然不会产生歧义，但是非常不好理解。所以如下内容是我能想到的一种最好理解的应用与 于“链式”机械臂的坐标系建立方法。

并联机械臂

小提示：我建立机械臂的目的是想在Ubuntu中使用Gazebo进行仿真，在仿真过程中遇到的很多问题也愿意和大家分享比如颤抖，上天，倒地啥的。不多说，进入正题

机械臂模型下载

首先下载模型，我使用的模型是ABB-IRB2600-20这款机械臂，可以在官网上下载，给出官网连接如下：https://new.abb.com/products/robotics/zh/robots/paint-robots/irb-52大家可以复制打开这个连接，然后下载这款机械臂。

我下载好并装配好的机械臂如下：

对了，大家下载好的机械臂没有夹爪，这个夹爪是我自己画，并装配上去的，因为我要仿真抓取。

建立坐标系，首先要求大家规范一点，自己别把自己搞乱了：

Link代表骨骼，就是每一个部分。joint代表关节，就是两个关节的组合。举个栗子，大家想象自己的腿，就可以写成，Link_小腿，Link_大腿，组合成joint_膝盖。这就很有印象了吧！

为了理解，特意修改了机械臂每一个部分的取名，大家可以不用修改里面模型的名字，我只是给大家规范一下：

大家下载的机械臂只有从其中的base_link到link6这七个部分，既从底座到末端法兰盘，从link7_1往后都是我自己添加的夹爪。

哪里是base_link呢？如下图：

右下角就是base_link(蓝色底座)，大家可能会问，难道我是傻子，不知道这里是base_link吗？我特意说这里，是因为后面在Gazebo仿真的时候需要把base_link和世界坐标系固定，否则你的机械臂会飞起来或者整体倒在地上(原因之一)，当然固定了坐标系机械臂也不一定能支棱起来，但这部分必须要。

建立坐标系三步走，先点，再线，后坐标系

第一步：点在哪里呢？以base_link为栗子：如下：

这个点很好找吧？装配的时候就将底座放在了原点位置，我给它取名叫做base_link_point。这里简单！

第二步：线在哪里？这个线叫做轴线，是为了下一个Link建立的旋转轴线，如下图：

这根轴是不是就是下一个关节Link1旋转所围绕的轴线？没错，我给他取名为axis1，大家可能要问了，为什么不叫axis_base_link呢？因为base_link是固定的不需要轴，还有，我前面提到的，建立轴线是为了给下一个Link建立轴线。

第三步：坐标系在哪里？如下图

我们选中刚刚建立的base_link_point这个点，然后点击Solidworks的顶部的插入--参考几何体--坐标系，建立坐标系。注意：建立的这个坐标系有两点要求：

第一：Z轴要和旋转轴重合，一定要重合，必须重合。但是Base_link不一样，因为它是固定的，它没有旋转轴，所以我们让它的Z轴朝上。这里可能还看不出来，大家感受不到，我在下一个栗子，大家可能有所感受。

第二：X轴“垂直”且“相交”于  “上一个Link”的  旋转轴，这话是不是很绕？不要紧。这里也看不出来，因为Base_link是固定的，自己自己没有旋转轴，所以让X轴朝前，我们看下个例子。

小提示：注意，axis1是Link1的旋转轴，不是Base_link的，所以上图坐标系cordinate0和原点坐标系相同。

这样，两个轴被规定了方向，那么第三根轴Y轴就会自己确定。第三根轴是怎么确定的呢？，根据右手坐标系，看下图：

伸出右手，那么x轴就是四根手指的指向，z轴就是大拇指的指向，然后四指稍微弯一个九十度就是y轴的指向了，是不是超级好理解？这时要候抬杠的可能问了，四指往外翻呢？如果你能弯成90度，那我就承认我错了。

我们举第二个栗子，因为Base_link这个栗子大家可能觉得，不就是这样吗？这么多废话。我废话的原因是想让大家建立这么个概念。

我们快速跳过Link1的坐标系和旋转轴：如下

Link1的坐标系和Base_link的坐标系类似 ，注意这个Z轴和axis1是重合的，同时上图cordinate1的X轴是垂直且相交于base_link自己的旋转轴，但是base_link又没有自己的旋转轴啊！所以我们又让x轴朝前。-----------这个cordinate1的x轴本来要“垂直且相交”与上一个Link，也就是base_link的旋转轴，但是base_link自己没有旋转轴，所以就让x轴统一朝向前方了

 注意Link1确定的旋转轴axis2是给Link2准备的旋转轴

分割线---------------------------------------------------------

栗子：Link2坐标系栗子，注意是Link2,不是Link1，Link1坐标系和Base_Link一样，如分割线以上所述。

第一步：点在哪里？如下图

估计讲到这里大家就蒙圈了，这个点为什么在这里？你这样想----后面我们要在这个点上建立坐标系，同时满足Z轴重合与旋转轴axis2，同时X轴垂直且相交与axis1轴，你没看错，X轴垂直相交于上一个Link也就是Link1的旋转轴axis1，那这个点是不是应该在这里？--------有简洁方法确定这个点吗？有嘞！首先像上图左边红线一样建立一个基准面把机械臂分成两半，那么点link2_point就是axis2和红线基准面的交点。

不知道点在哪里是吗？那先想在这个点上建立坐标系的Z轴是不是必须和旋转轴线重合？那这个点就必须在这个  “旋转轴”  线上是不是？link2_point在axis2上，具体在旋转轴线上哪里呢？那我问你在哪里才能让X轴垂直且相交于上一个旋转轴呢？

我知道讲到这里你看不懂是吧？我也不想的，要不坚持一下再往后看看，我尽量讲清楚一点哈！再往下看看你绝对能懂！

第二步，线在哪里？

注意这里的线是为了给下一个关节建立的，和本关节没太大关系，如下图：

看到了吧？就这个很小的圆柱的轴线，我给他取名叫做axis3，大家估计傻了，这个关节叫做Link2，你给这个旋转轴叫做axis3？没错，我说了，这是给下一个关节Link3准备的。

第三步：坐标系在哪里？

选中Link2_point，然后点击顶部的插入--参考几何体--坐标系，建立坐标系。这个时候，坐标系的方向就有说法了，如下图：

我说了，坐标系有两点要注意：

第一，Z轴要和旋转轴重合，可以看到这个cordinate2的Z轴和axis2是不是重合了？不清楚axis2往前翻。这是Link1为Link2准备的axis2.---Z轴要和旋转轴重合，我们再统一让它朝向右边

第二：X轴“垂直”且“相交”于  “上一个Link”的  旋转轴，也就是X轴垂直且相交与axis1，看上图，你是不是突然就“提壶灌顶”了？终于明白为什么要先建一个红色基准面再来确定link2_point这个点了吧？注意X轴不仅要垂直，还要延长线相交于上一个旋转轴

举例到这里了，大家应该非常清楚坐标系的建立规则了吧？一定要记住这三步走战略，先点，后线最后坐标，以及我说的两点方向注意。

其他关节的坐标系我也贴出来给大家看吧！怕你们不清楚：

Link3的坐标系：

蓝色这个部分就是Link3，它的坐标系就是cordinate3,看到Z轴了吧？和它的旋转轴axis3是重合的，X轴则垂直相交于上一个旋转轴axis2----延长线垂直相交

讲到这里你应该都懂了吧？----坐标系cordinate3的坐标点Link3_point就是axis3和红色基准面的交点，-----建立到最后你会发现，所有坐标系都在红色基准面上

Link4坐标系：

这个Link4的Z轴大家肯定没异议了吧？这个X轴垂直且相交于axis3

到这里，建立坐标系的规则全部给大家讲解完毕了，如果有问题，可以在下面问，或者我建立的有问题，欢迎大家指出。

给出DH参数表如下：

导出URDF模型

上半部分完成了坐标系的建立，后面就可以导出URDF模型了，大家一定要像我这样建立坐标系，然后给每一个坐标系取容易分辨的名字，否则，自己就晕死了，比如：

Base_link，Link+123456，cordinate+0123456，axis+123456这样，为了方便后面不出错。

给大家看我自己的：

然后点击Export as URDF如下：

大家可能发现自己没有这个，别急，因为你没安装这个插件，你可以自己搜索这个插件的安装文章，很多的！我这里就不举例了。

初步给大家看我的，这是我建立好的，大家的肯定啥都没有，别急，看后面：

首先在Link Name这里给第一个Link取名字，第一个肯定叫做base_link

然后Global Origin Cordinate System就是你为每一个关节Link建立的坐标系，第一个我建立的是Cordinate0

然后Link Components就是说哪一个部分是base_link，你在右边模型中点击底座，将它加进去。

Number of child links就是和base_link连接的关节有几个，肯定只有一个啦！你点一下框里的上升三角形加1，那么最下面加粗的base_link后面就会多出一行。

然后点击左下角base_link衍生出来的哪一行，出现类似的页面

和上一个页面不同的是，它多了joint Name，Reference Axis和joint Type这三个。

首先Link Name肯定写link1了，是输入，不是选，规范一点。

然后Joint Name 肯定就输入joint1了

Reference Cordinate System肯定就是cordinate1,你自己建立的Link1的坐标系

Reference Axis就是这个关节绕哪根轴旋转，选择我们建立好的axis1

joint Type有好几种，这个revolute就是有限制的圆周运动

然后Link Components就在右边模型中直接选择Link1，可以点击右边的模型树，或者直接在模型中选择。

Number of child links框的上三角形点一下就又可以继续添加下一个关节了。

后面每一个关节的选择我想大家应该就清楚了，这个Joint Type是每一个关节的类型，因为都是绕轴的旋转，可以都选择revolute，这是有限制旋转角度的，后面可以调节。其他类型大家可以搜索一下它的意思，有无限制角度的旋转，平移，一个平面上的旋转平移等类型，但机械臂主要是revolute类型的。

设置完成之后，点击Preview and Export

会出现这个界面

可以点击每一个joint查看一下是否设置正确

注意：

大家看到我Limit这里是设置了参数的，因为我们选择的joint Type类型是revolute,所以这个lower是旋转角度的下限，upper是旋转角度的上限，effort是扭矩的大小，velocity是转动速度。

注意点：

第一：lower或者upper是弧度制，大家一开始不知道自己机械臂每一个关节旋转多少角度，所以lower可以填写-3.14，然后upper可以填写3.14意思是360度全方位旋转，无限制，具体多少需要借助RViz里面的可视化工具粗略查看，我这里是查看后设置的。

第二：这个effort一定要填写数值，一定，一定。如果你写0,那么意味着机械臂各个转矩没有限制力的大小，那么无限大，这会在后面的仿真过程中造成抖动，剧烈抖动。当然，这是问题的其中之一，还有其他原因。

第三：velocity也要填写数字，它缺少了会造成什么影响，我现在还没发现。可以填写1

以上三点千万小心，尤其是effort。泪啊！

然后点击Next,会出现如下界面，这里面有两个造成机械臂在仿真中发生剧烈抖动，以及瘫倒在地上的原因，由于篇幅原因，方法我就不细说了。后面也可以修改的！

点击：Export URDF and Meshs，保存起来就行了，别点错了。

对了，名字千万不要取中文，因为在Ubuntu虚拟机+ROS仿真的时候不能有中文，会报警告的，不符合命名规范。你保存成什么名字，那这个机器人就是什么名字，修改起来很烦。

保存的文件如下：

好了，从设置坐标系到导出URDF的过程以及相应需要注意什么已经讲解完毕了，非常匠心了。

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