机器⼈建模与仿真（⼆）——机器⼈URDF模型仿真
⽬录
总述
在ROS中，机器⼈的模型⼀般放在RobotName_description功能包下。
catkin_create_pkg mbot_description urdf xacro
机器⼈模型、描述⽂件在ROS⾥，通常的以 机器⼈名_description，并且需要依赖urdf功能包，解析模型 和 xacro（优化urdf⽤的）依赖。
在RobotName_description功能包下创建⼏个不同作⽤的⽂件夹，包含urdf、meshes、launch和config四个⽂件夹。
urdf：存放机器⼈模型的URDF或xacro⽂件
meshes：放置URDF中引⽤的模型渲染⽂件，机器⼈外观纹理，让外观和实际更相似，通过三维设计软件导出，放置此⽂件夹下launch：保存相关启动⽂件 config：保存rviz的配置⽂件、功能包的配置⽂件
⼆、创建URDF模型
在了解了URDF模型中常⽤的标签和语法，使⽤这些基本语法创建机器⼈底盘模型。
这个机器⼈底盘模型有7个link和6个joint。7个link包括1个机器⼈底板、2个电机、2个驱动轮和2个万向轮；6个joint负责将驱动轮、万向轮、电机安装到底板上，并设置相应的连接⽅式。
<?xml version="1.0" ?>
<robot name="mrobot_chassis">
//robot name 标签⽤于定义所描述机器⼈的名称
密目式安全网<link name="base_link">
<visual> //
<origin xyz=" 0.1 0.1 0.1" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="0.005" radius="0.13"/>
</geometry>
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
</visual>
</link>
//link标签描述了机器⼈某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺⼨，颜⾊，形状惯性和碰撞参数等，/visual 标签描述机器⼈某个部件的外观参数等。origin 标签描述了所绘制外观geometry的坐标起点，⼀般对于规则形状的外观坐标起点位于规则形状的重⼼位置， cylinder 标签描述了这个圆柱 体的尺⼨，m aterial 标签⽤于描述外观的颜⾊等信息
<joint name="base_left_motor_joint" type="fixed"> ///joint标签⽤于描述机器⼈关节的运动学和动⼒属性
<origin xyz="0.1 0.1 0.1" rpy="0 0 0" />
<parent link="base_link"/>
<child link="left_motor" />
</joint>
//上述/joint标签中⼀般描述origin parent child等参数，origin描述了joint连接点基于parent link="base_link"
坐标的偏移量，⼀般在rviz仿真中左上⾓Fixed Frame 的map选项设置成base_link，则base_link在rviz中为坐标原点，那么 origin所描述的joint为基于坐标原点的偏移量，parent为jiont的⽀撑连接部件，child为⼦部件，joint就为⼦部件和⽀撑连接部件的关节
<link name="left_motor">
<visual>
<origin xyz="0.2 0.2 0.2" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="0.02" length ="0.08"/>
</geometry>
<material name="gray">
<color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
</material>
</visual>
</link>
//link name="left_motor"标签为base_left_motor_joint连接件的⼦部件，其中origin描述了该部件基于b
ase_left_motor_joint关节坐标的偏移点，base_left_motor_joint关节的坐标原点为origin xyz="0.1 0.1 0.1"，若left_motor部件的origin xyz="0.2 0.2 0.2"
则表⽰left_motor所描述部件基于base_left_motor_joint关节坐标xyz="0.1 0.1 0.1"的偏移量为xyz="0.2 0.2 0.2"
<joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0.5 0.0485 0" rpy="0 0 0"/>
<parent link="left_motor"/>
<child link="left_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
//连接关节joint name="left_wheel_joint"为left_motor和left_wheel_link关节点，left_wheel_link为left_motor的⼦部件，其中
left_wheel_joint的基础坐标是基于parent link="left_motor"的关节joint name="base_left_motor_joint"的基础坐标偏移量⽽⾮left_motor的origin偏移量
.......
..........
</robot>
永久模板
URDF提供了⼀些命令⾏⼯具，可以帮助我们检查、梳理模型⽂件，需要在终端中独⽴安装：
sudo apt-get install liburdfdom-tools
然后使⽤check_urdf命令对描述机器⼈⽂件进⾏检查：
check_urdf #<；机器⼈描述名称>.urdf
check_urdf命令会解析URDF⽂件，并且显⽰解析过程中发现的错误。如果⼀切正常，在终端中会⽆报错输出。还可以使⽤urdf_to_graphiz命令查看URDF模型的整体结构：
urdf_to_graphiz #<；机器⼈描述名称>.urdf
执⾏urdf_to_graphiz命令后，会在当前⽬录下⽣成⼀个pdf⽂件，打开该⽂件，可以看到模型的整体结构图。
三、URDF模型解析
四、在rviz中显⽰模型
完成URDF模型的设计后，可以使⽤rviz将该模型可视化显⽰出来，检查是否符合设计⽬标。
编辑launch启动⽂件
<launch>
<!-- param是要加载ros的⼀个参数：robot_description （描述机器⼈的具体模型）-->
<param name="robot_description" textfile="$(find mbot_description)/urdf/mbot_base.urdf" />
<!-- 设置GUI参数，显⽰关节控制插件 -->
<param name="use_gui" value="true"/>
<!-- 运⾏joint_state_publisher节点，发布机器⼈的关节状态 -->
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
<!-- 运⾏robot_state_publisher节点，发布tf -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
<!-- 运⾏rviz可视化界⾯ -->
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_description)/config/mbot_urdf.rviz" required="true" />
</launch>
joint_state_publisher：发布每个joint（除fixed类型）的状态，⽽且可以通过UI界⾯对joint进⾏控制
robot_state_publisher：将机器⼈各个links、joints之间的关系，通过TF的形式，整理成三维姿态信息发布打开终端运⾏该launch⽂件，如果⼀切正常，可以在打开的rviz中看到机器⼈模型。
五、改进URDF模型
1、添加物理和碰撞属性
猪肉精>nand闪存
2、使⽤xacro优化URDF
（1）使⽤常量定义
（2）调⽤数学公式
（3）使⽤宏定义
3、xacro⽂件引⽤
4、显⽰优化后的模型
（1）将xacro⽂件转换成URDF⽂件
（2）直接调⽤xacro⽂件解析器
六、添加传感器模型
1、添加摄像头
2、添加Kinect
3、添加激光雷达
七、基于ArbotiX和rviz的仿真器瓶花木
对接扣件
1、安装ArbotiX
2、配置ArbotiX控制器
<1>创建launch⽂件
<2>创建配置⽂件
3、运⾏仿真环境
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