什么是URDF¶

全称为 Unified Robot Description Format ，翻译为中文为 统一机器人描述性格式

那么这里我们可以确定，**URDF**是用来描述机器人的，通过一些特定的格式将机器人具体的描述出来，供计算机进行理解操作。

URDF描述规范¶

用一个文件描述一个机器人模型
文件的后缀为.urdf
文件的内容格式为xml格式
xml根节点为robot

通过创建一个hello.urdf文件我们来认知一下URDF的基本规范：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="hello"><link name="base_link"><visual><geometry><cylinder length="0.6" radius="0.2"/></geometry></visual></link>
</robot>

连杆介绍

什么是link¶

link 我们称之为连杆。在官方介绍中，用a rigid body描述link。

a rigid body：僵硬的躯体。意思是不可移动的，固定的。

在URDF描述性语言中，link是用来描述物理特性的。

描述视觉显示
描述碰撞属性
描述物理惯性

我们用xml格式来表达连杆如下:

<link name="my_link"><visual></visual><collision></collision><inertial></inertial>
</link>

visual视觉显示

<visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><geometry><box size="1 1 1" /></geometry><material name="Cyan"><color rgba="0 1.0 1.0 1.0"/></material>
</visual>

geometry形状¶

box盒装

<box size="1 1 1" />

cylinder圆柱状

<cylinder length="0.6" radius="0.2"/>

sphere球状

<sphere radius="1" />

mesh指向对应的文件¶

origin位置姿态

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />

material材质¶

<material name="blue"><color rgba="0 0 1.0 1.0"/>
</material>

通用启动的launch文件

<launch><arg name="model" default="geometry_box.urdf"/><arg name="gui" default="true" /><arg name="rvizconfig" default="$(find demo_urdf)/rviz/urdf.rviz" /><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find demo_urdf)/urdf/$(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="state_publisher" /><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(arg rvizconfig)" required="true" />
</launch>

启动: 仿真
roslaunch demo_tf config.launch mode:=geometry_box.urdf 后面参数自己改,不传的话默认geometry_box.urdf

----------------------------------------------------

link 代码:

*.文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot name="box"><!-- 写法2 纹理2 --><material name="mycolor"><!-- [0, 255]rgba取值是[0,1]blue: 0 0 255 255--><color rgba="0.8 0.4 0 1"/></material><!-- link --><link name="base"><!-- visual --><visual><!-- 位置和姿态 位置 :xyz="0 0 0"姿态 rpy是弧度值: 3.14/2=1.57/2=0.785--><origin xyz="0 0 0" rpy="0.785 0.785 0.785" /><!-- 形状 --><geometry><!-- size 用来描述长宽高(x, y, z) --><box size="1 2 3"/><!-- 圆柱体 半径和高度 单位米 --><!--<cylinder length="0.6" radius="0.2" />--><!-- 球体 半径单位米 --><!--<sphere radius="1"/>--><!-- 纹理文件 加载已经创建好的 3d模型文件--><!--   <mesh filename="package://demo_urdf/meshes/bowl.dae"/>--><!--<mesh filename="package://demo_urdf/meshes/cft.dae"/>--></geometry><!--写法1 纹理 1 --><material name="blue"><!-- [0, 255]rgba取值是[0,1]取值  需要的值/255blue: 0 0 255 255--><color rgba="0 0 1 0.5"/></material><!-- 写法2 纹理2 --><!--<material name="mycolor"/>--></visual></link><!-- link --><link name="link2"><visual><origin xyz="0 0 0.5"/><geometry><box size="0.3 0.3 1"/></geometry><material name="c2"/></visual></link><!-- 连接点 fixed 固定 --><joint name="joint1" type="fixed"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/></joint><!-- 连接点 revolute 旋转--><joint name="joint1" type="revolute"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/>
<!-- 0 1 0 对应 x y z ,表示按y轴旋转 --><axis xyz="0 1 0"/><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" /></joint><!-- 连接点 continuous旋转,没有旋转弧度限制可以一直旋转--><joint name="joint1" type="continuous"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/>
<!-- 0 1 0 对应 x y z ,表示按y轴旋转 --><axis xyz="0 1 0"/><!--        <limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" />--></joint><!-- 连接点 prismatic 滑动--><joint name="joint1" type="prismatic"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/>
<!-- 0 1 0 对应 x y z ,表示按y轴旋转 --><axis xyz="0 0 1"/><!-- 限定范围limit主要是限制child的旋转的范围。lower和upper限制了旋转的弧度范围effort限制的是转动过程中的受力范围.(正负value值，单位为牛或N)velocity限制了转动时的速度，单位为米/秒或m/s--><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-1.5" upper="1.5" /></joint></robot>

连接点代码:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot name="box"><material name="c1"><color rgba="0.8 0.4 0 0.8"/></material><material name="c2"><color rgba="0 0 1 0.8"/></material><!-- link --><link name="base"><visual><geometry><box size="0.2 0.2 0.6"/></geometry><material name="c1"/></visual></link><!-- link --><link name="link2"><visual><origin xyz="0 0 0.5"/><geometry><box size="0.3 0.3 1"/></geometry><material name="c2"/></visual></link><!-- 连接点 fixed 固定 --><joint name="joint1" type="fixed"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/></joint><!-- 连接点 revolute 旋转--><joint name="joint1" type="revolute"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/><axis xyz="0 1 0"/><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" /></joint><!-- 连接点 continuous旋转,没有旋转弧度限制可以一直旋转--><joint name="joint1" type="continuous"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/><!-- 0 1 0 对应 x y z ,表示按y轴旋转 --><axis xyz="0 1 0"/><!--        <limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" />--></joint><!-- 连接点 prismatic 滑动--><joint name="joint1" type="prismatic"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/><axis xyz="0 0 1"/><!-- 限定范围limit主要是限制child的旋转的范围。lower和upper限制了旋转的弧度范围effort限制的是转动过程中的受力范围.(正负value值，单位为牛或N)velocity限制了转动时的速度，单位为米/秒或m/s--><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-1.5" upper="1.5" /></joint>
</robot>

xacro 代码:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="box"><!-- xacrovariable--><!-- base box all properties --><xacro:property name="box_size_x" value="0.2" /><xacro:property name="box_size_y" value="0.5" /><xacro:property name="box_size_z" value="0.3" /><!-- link --><link name="base"><!-- visual --><visual><geometry><box size="${box_size_x * 2} ${box_size_y + 0.4} ${box_size_z / 2}"/></geometry></visual></link></robot>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="box"><material name="c1"><color rgba="0.8 0.4 0 0.8"/></material><material name="c2"><color rgba="0 0 1 0.8"/></material><xacro:macro name="mylink" params="name size color xyz:='0 0 0'"><link name="${name}"><visual><origin xyz="${xyz}"/><geometry><box size="${size}"/></geometry><material name="${color}"/></visual></link></xacro:macro><!-- link -->
<!--    <link name="base">-->
<!--        <visual>-->
<!--            <geometry>-->
<!--                <box size="0.2 0.2 0.6"/>-->
<!--            </geometry>-->
<!--            <material name="c1"/>-->
<!--        </visual>-->
<!--    </link>--><xacro:mylink name="base" size="0.2 0.2 0.6" color="c1"/><!-- link -->
<!--    <link name="link2">-->
<!--        <visual>-->
<!--            <origin xyz="0 0 0.5"/>-->
<!--            <geometry>-->
<!--                <box size="0.3 0.3 1"/>-->
<!--            </geometry>-->
<!--            <material name="c2"/>-->
<!--        </visual>-->
<!--    </link>--><xacro:mylink name="link2" size="0.3 0.3 1" xyz="0 0 0.5" color="c2"/><joint name="joint1" type="revolute"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/><axis xyz="0 1 0"/><!-- 限定范围limit主要是限制child的旋转的范围。lower和upper限制了旋转的弧度范围effort限制的是转动过程中的受力范围.(正负value值，单位为牛或N)velocity限制了转动时的速度，单位为米/秒或m/s--><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" /></joint></robot>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="box"><material name="c1"><color rgba="0.8 0.4 0 0.8"/></material><material name="c2"><color rgba="0 0 1 0.8"/></material><xacro:macro name="MyColor" params="name"><material name="${name}"><xacro:if value="${name=='red'}"><color rgba="1.0 0 0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='green'}"><color rgba="0 1.0 0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='blue'}"><color rgba="0 0 1.0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='white'}"><color rgba="1.0 1.0 1.0 1.0"/></xacro:if></material></xacro:macro><!-- link --><link name="base"><visual><origin xyz="0 0 0" rpy="0.785 0.785 0.785"/><geometry><box size="0.5 1 1.5"/></geometry><xacro:MyColor name="white"/></visual></link></robot>

已整理的xacro 通用d代码模板

*.xacro 文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="box"><material name="c1"><color rgba="0.8 0.4 0 0.8"/></material><material name="c2"><color rgba="0 0 1 0.8"/></material><xacro:macro name="MyColor" params="name"><material name="${name}"><xacro:if value="${name=='red'}"><color rgba="1.0 0 0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='green'}"><color rgba="0 1.0 0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='blue'}"><color rgba="0 0 1.0 1.0"/></xacro:if><xacro:if value="${name=='white'}"><color rgba="1.0 1.0 1.0 1.0"/></xacro:if></material></xacro:macro><!--    <xacro:macro name="mylink" params="name size color xyz:='0 0 0'">--><!--      <link name="${name}">--><!--          <visual>--><!--            <origin xyz="${xyz}"/>--><!--            <geometry>--><!--                <box size="${size}"/>--><!--            </geometry>--><!--           <material name="${color}"/> --><!--       </visual>--><!--    </link>--><!--  </xacro:macro>--><xacro:macro name="mylink" params="name size colorname xyz:='0 0 0'"><link name="${name}"><visual><origin xyz="${xyz}"/><geometry><box size="${size}"/></geometry><!--  <material name="${color}"/> --><xacro:MyColor name="${colorname }"/></visual></link></xacro:macro><!--<xacro:mylink name="base" size="0.2 0.2 0.6" color="c1"/>--><!-- <xacro:mylink name="link2" size="0.3 0.3 1" xyz="0 0 0.5" color="c2"/>--><xacro:mylink name="base" size="0.2 0.2 0.6" color="red"/><xacro:mylink name="link2" size="0.3 0.3 1" xyz="0 0 0.5" color="blue"/><joint name="joint1" type="revolute"><origin xyz="0 0 0.3" rpy="0 0 0"/><parent link="base"/><child link="link2"/><!-- 0 1 0 对应 x y z ,表示按y轴旋转 --><axis xyz="0 1 0"/><!-- 限定范围limit主要是限制child的旋转的范围。lower和upper限制了旋转的弧度范围effort限制的是转动过程中的受力范围.(正负value值，单位为牛或N)velocity限制了转动时的速度，单位为米/秒或m/s--><limit effort="30" velocity="1.0" lower="-3.1415926" upper="3.1415926" /></joint></robot>

配置默认使用xml打开urdf文件;

ps: 项目第一次创建时就可以选择xml打开,但是你第一次选择的是txt默认打开的话需要在这个设置里把它改过来

4.1 删除默认txt文件打开

4.2添加默认xml文件方式打开urdf文件

报这个错误时: Could not find the GUI, install the 'joint_state_publisher_gui' package

安装:

sudo apt install ros-melodic-joint-state-publisher-gui

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