ROS探索总结-58.如何从零创建一个机器人模型

ROS探索总结-58.如何从零创建一个机器人模型

说明：

• 本章开始介绍如何从零创建一个机器人模型

正文

• 本讲我们将从以下三个部分进行讲解。

• 首先给大家介绍ROS中URDF建模的原理。

• 在建模之前，我们需要了解机器人的组成结构，从控制角度来讲，机器人由控制系统、驱动系统、执行机构和传感系统组成。

• 我们可以把机器人想象成人，那么这四个部分就对应于人的大脑、肌肉、手脚和感官，可以组成一个闭环系统，机器人建模其实就是针对这四个部分进行的。

• URDF是一种标准机器人描述文件格式，使用XML文件描述机器人连杆（link）和关节（joint）之间的关系，而且URDF还可以用来描述除机器人以外的模型，比如下图中的桌子。

• link描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，主要包含外观形态、碰撞属性和惯性矩阵三个部分

• joint描述两个link之间的相对运动关系，一共有6种运动类型，我们常用的是旋转和滑动这两种。

• 多个link和joint都需要包含在robot顶层标签中，其中会涉及大量参数的配置和重复模块的使用，这就需要URDF提供一种更加友好的建模方式。

• xcaro文件就是URDF模型解析的进化版本，加入了很多程序化的建模方式。

• 比如常量的定义，类似于C程序中的宏定义，可以预先定义好建模过程中需要使用的参数，便于修改。

• 我们还可以在URDF中进行数学运算。

• 还有宏定义的功能，将重复使用的模块单独提取出来，可多次复用，就像C程序中的函数一样。

• 在第二个部分，我们会以一个简单的六轴机器人为例，介绍如何手写一个URDF机械臂模型出来。

• 在模型当中，需要包含以下几个部分，重点还是在link和joint的配置上。

• 模型创建成功后，就需要在rviz中显示出来，检查是否和我们预想的形态一致。

• 以下就是我们创建成功的六轴机器人模型，还可以通过tf工具清晰的看到各关节的坐标系动态变化。

• 以上主要是让大家熟悉URDF模型语法，在真实场景中，我们使用的机器人模型一般都是比价复杂的。

• 这里我们以UR3为例，介绍如何将Solidworks当中的机器人模型转换成URDF格式，需要用到一个小插件——sw_urdf_exporter。

• 带入模型之后先使用插件对link和joint做一些配置。

• 确认配置后，就可以导出URDF模型的功能包了。

• 将功能包放到ROS环境中，会发现自动导出插件的一些小bugs，简单修复后，就可以看到机器人模型啦。

• 以上就是本讲的内容概要，详细配置过程和操作视频请见具体课程视频。