ROS探索总结-23.解读URDF
解读URDF
Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式，简称为URDF。ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器，URDF文件使用XML格式描述机器人模型。
1. URDF语法规范
2. 组件
URDF由一些不同的功能包和组件组成，下图描述了这些组件之间的联系。
3. URDF教程
如下图所示，本节将创建一个如下图所示结构的机器人模型。
3.1 基础模型
上图所示是一个树形机器人模型，我们先从机器人的整体结构出发，不考虑过多的细节，可以将机器人通过如下的URDF表示：
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
</joint>
</robot>
上边的URDF模型定义了机器人的4个环节（link），然后定义了三个关节（joint）来描述环节之间的关联。
ROS为用户提供了一个检查URDF语法的工具：
$ sudo apt-get install liburdfdom-tools
安装完毕后，执行检查：
check_urdf my_robot.urdf
如果一切正常，将会有如下显示：
robot name is: test_robot
---------- Successfully Parsed XML ---------------
root Link: link1 has 2 child(ren)
child(1): link2
child(2): link3
child(1): link4
3.2 添加机器人尺寸
在基础模型之上，我们为机器人添加尺寸大小。由于每个环节的参考系都位于该环节的底部，关节也是如此，所以在表示尺寸大小时，只需要描述其相对于连接的关节的相对位置关系即可。URDF中的
例如，joint2相对于连接的link1在x轴和y轴都有相对位移，而且在x轴上还有90度的旋转变换，所以表示成
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
为所有关节应用尺寸：
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
<origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
<origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
</joint>
</robot>
再次使用check_urdf检查通过后继续下一步。
3.3 添加运动学参数
如果我们为机器人的关节添加旋转轴参数，那么该机器人模型就可以具备基本的运动学参数。
例如，joint2围绕正y轴旋转，可以表示成：
<axis xyz="0 1 0" />
同理，joint1的旋转轴是：
<axis xyz="-0.707 0.707 0" />
应用到我们的URDF中：
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
<origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
<axis xyz="-0.9 0.15 0" />
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
<axis xyz="-0.707 0.707 0" />
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
<origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
<axis xyz="0.707 -0.707 0" />
</joint>
</robot>
便忘记使用check_urdf检查语法错误。
3.4 图形化显示URDF模型
我们现在已经完成了一个简单的URDF模型创建，ROS提供了相应的工具可以让URDF图像化显示出来。
$urdf_to_graphiz my_robot.urdf
然后打开生成的pdf文件，即可看到图形化的URDF：
4. 示例
参见：Example
5. 调试工具
5.1 验证工具
上文已经提到了URDF语法检查工具check_urdf，在indigo版本的ROS中，执行如下命令即可：
rosrun urdfdom check_urdf /tmp/pr2.urdf
检查结果如下：
5.2 可视化工具
上文同样提到的URDF可视化工具urdf_to_graphiz，在indigo版本额ROS中属于liburdfdom-tools包中的一个工具，可以使用如下命令安装：
sudo apt-get install liburdfdom-tools
可视化工具的使用方法：
urdf_to_graphiz pr2.urdf
结果如下所示：
参考链接
- 1、urdf功能包：http://wiki.ros.org/urdf
- 2、urdf语法规范：http://wiki.ros.org/urdf/XML
- 3、urdf教程：http://wiki.ros.org/urdf/Tutorials
- 4、urdf示例：http://wiki.ros.org/urdf/Examples
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