教程 | 阿克曼结构移动机器人的gazebo仿真（一）

第一章、从SOLIDWORKS中导出URDF

二轮差速小车已经完结。接下去要进入阿克曼结构移动机器人的仿真。阿克曼小车的结构也就是我们看到最多的应用最广的车型，也称为car-like robot。在这里先挖下一个大坑，因为要做的东西很多，目前要做的仅仅是让阿克曼小车能够在gazebo仿真器中跑动起来，并且能够进行建图导航即可，后续再对其进行拓展。本次系列要做的还是类似于二轮差速车仿真实现这样的一个流程，不过这次要分别用Twist消息和ackermann消息实现阿克曼小车的运动，以及建图导航，请各位拭目以待。

1.配置sw_urdf_exporter插件

在二轮差速小车gazebo仿真的第一章已经说到配置的方法,这边再给一个插件的下载地址

[http://wiki.ros.org/sw_urdf_exporter] http://wiki.ros.org/sw_urdf_exporter

下载sw2urdfSetup.exe文件后点击安装，安装后就能用插件从SolidWorks中导出URDF模型了。

2.打开创建好的solidworks模型

下面是装配好的tianracer阿克曼小车模型装配体（这里非常感谢天之博特的模型支持），值得注意的是在装配的过程中，小车的车头要指向X轴正方向，竖直方向为Z轴正方向，这些在装配的过程中需要额外注意，否则导出的URDF文件在gazebo或者RVIZ中小车的方位会有问题，如小车直接侧翻等等。

3.创建所有link点和坐标系和joint轴线

与差速小车配置有所不同的是，这次需要将点、坐标系、轴线混合起来配置。因为有些地方需要用到两轴线的交点作为点，然后构建坐标系，配置深度摄像头、激光雷达、单目摄像头的方式与之前配置差速小车传感器配件的方式一样，我们还可以找一个小零件做imu传感器模块（其实仿真环境里面没有必要用到imu，但是为了还原真实性的话可以放置用一下），以上配置方式我按下不表，可参考二轮差速小车的配置方式。附上链接：

[ROS学习初探之自建小车模型并进行仿真（一）]

接下去重点讲一下阿克曼底盘的配置，我们先看一下阿克曼车的运动学模型：

我们可以看到车子转弯的时候两前轮会发生摆转，在模型中令小车转向的是与两前轮相连接的转向铰链也叫steering hinge，前边两个steering hinge通过连杆连接形成正梯形四边形结构，正因为是特殊的正梯形四边形结构，使得两前轮的转动角度不同，且四轮的旋转中心可汇交与车外的一点，而这一点即使小车的旋转中心。通过控制steering hinge的转动角度，可求得小车的最小转弯半径，在这里我们要记录一下车子前后轮的轮距wheel base，以及左右轮的宽度，以便于后续的需要。前后轮的配置与二轮差速小车的配置一致这里不再赘述。主要讲一下steering hinge，先配置left steering hinge ,在配置的时候尽量保持前后轮平行，并在配置前将与之相配合的轮子隐形以便于配置，并且需要将连杆删去（gazebo无法仿真四边形机构），因其与base_link相配合，我们在base_link上边设置其旋转轴，并将其命名为le_steer：

接着我们在left steering hinge上创建左轮的转动轴，并将其命名为le_fr_wh:

选择参考几何体--点，选择刚刚建立的两轴线交叉生成点，该点为left steering hinge以及left front wheel旋转轴的交点：

以点为基准建立坐标系并将其命名为le_steer_hinge:

我们对right steering hinge的配置如法炮制，至此坐标系和轴线已经全部配置完毕。

4.使用sw_urdf_exporter插件导出URDF

依次点击“工具—File—Export as URDF”打开插件，首先配置的是URDF Exporter界面，配置方法在二轮差速小车章节已经写的比较详细了，这里不再赘述，值得注意的是前轮的配置parent link 到child link的顺序依次是base_link-->steering_hinge-->front_wheel，并且steering hinge的joint type是revolute，wheel的joint type是continuous，传感器的joint type是fixed。如下图所示：

至此URDF Exporter界面已经配置完毕，点击“Preview and Export”选项，会出现一个新的界面，先配置的是各个joint，在这里我们需要配置一下两个steering hinge joint以及四个wheel joint的limit参数，如下图所示：

其他的joint可以不用去配置，接着点击next进入link配置界面：

在此界面无需做太多的配置，惯量参数可以在后期配置，这里我们通过修改color的参数来设置各个link的颜色。

检查无误后点击“Export URDF and Meshes”。选择路径对导出文件进行保存。切记命名的时候，文件名不能带有大写字母和中文，以免出现问题。我们将其命名为“racebot_description”。

小结

以上便是从solidworks导出阿克曼小车urdf的全部过程。接下去要做的便是将导出的功能包放进ubuntu系统并对其进行配置，先做一个键盘控制节点用Twist消息类型控制小车运动的实现，敬请期待。

参考资料

1.[ROS学习初探之自建小车模型并进行仿真(一)]

https://blog.csdn.net/qq_48427527/article/details/108071749?spm=1001.2014.3001.5501

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