简介

urdf 中的 joint 标签用于描述机器人关节的运动学和动力学属性，还可以指定关节运动的安全极限，机器人的两个部件(分别称之为 parent link 与 child link)以"关节"的形式相连接，不同的关节有不同的运动形式: 旋转、滑动、固定、旋转速度、旋转角度限制....,比如:安装在底座上的轮子可以360度旋转，而摄像头则可能是完全固定在底座上

属性

name ---> 为关节命名

type ---> 关节运动形式

continuous: 旋转关节，可以绕单轴无限旋转

revolute: 旋转关节，类似于 continues,但是有旋转角度限制

prismatic: 滑动关节，沿某一轴线移动的关节，有位置极限

planer: 平面关节，允许在平面正交方向上平移或旋转

floating: 浮动关节，允许进行平移、旋转运动

fixed: 固定关节，不允许运动的特殊关节

子标签

parent(必需的) parent link的名字是一个强制的属性： link:父级连杆的名字，是这个link在机器人结构树中的名字。

child(必需的) child link的名字是一个强制的属性： link:子级连杆的名字，是这个link在机器人结构树中的名字。

origin 属性: xyz=各轴线上的偏移量 rpy=各轴线上的偏移弧度。

axis 属性: xyz用于设置围绕哪个关节轴运动。

实现过程

创建功能包

编写URDF文件

    <link name="camera">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.02 0.05 0.05" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="red">
                <color rgba="1 0 0 0.5" />
            </material>
        </visual>
    </link>

    
    <joint name="camera2baselink" type="continuous">
        
        <parent link="base_link"/>
      
        <child link="camera" />
       
        <origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 0 1" />
    </joint>

</robot>

编写launch文件

<launch>
    <param name="robot_description" textfile="$(find urdf_demo01)/urdf/urdf/urdf_demo01_joint.urdf" />
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf_demo01)/config/show_mycar.rviz" /> 
<!-- 
            只有上述两句语句：
                    表现：设置头显示位置与颜色异常
                    提示：No transform from [camera] to [base_link] 缺少camera到base_link的坐标关系转换
                    原因：rviz中显示URDF时，必须发布不同部件之间 坐标系 关系
                    解决：ROS中提供了关于机器人模型显示的坐标发布相关节点（两个）
 -->
    <!-- 添加关节状态发布节点 -->
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
    <!-- 添加机器人状态发布节点 -->
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />
     <!-- 可选:用于控制关节运动的节点 -->
    <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />
    
</launch>

启动launch文件

source ./devel/setup.bash
roslaunch urdf_demo01 urdf_demo01_joint.launch 

launch文件分解

状态发布节点（必要）

<!-- 添加关节状态发布节点 -->
<node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
<!-- 添加机器人状态发布节点 -->
<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />

关节运动控制节点(可选)

<!-- 可选:用于控制关节运动的节点 -->
<node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />

实验现象

base_footprint优化urdf

简介

前面实现的机器人模型是半沉到地下的，因为默认情况下: 底盘的中心点位于地图原点上，所以会导致这种情况产生，可以使用的优化策略，将初始 link 设置为一个尺寸极小的 link(比如半径为 0.001m 的球体，或边长为 0.001m 的立方体)，然后再在初始 link 上添加底盘等刚体，这样实现，虽然仍然存在初始link半沉的现象，但是基本可以忽略了。这个初始 link 一般称之为 base_footprint

优化URDF文件

<!--

    使用 base_footprint 优化

-->
<robot name="mycar">
    <!-- 设置一个原点(机器人中心点的投影) -->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.001" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>

    <!-- 添加底盘 -->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="blue">
                <color rgba="0 0 1.0 0.5" />
            </material>
        </visual>
    </link>

    <!-- 底盘与原点连接的关节 -->
    <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint" />
        <child link="base_link" />
        <origin xyz="0 0 0.05" />
    </joint>

    <!-- 添加摄像头 -->
    <link name="camera">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.02 0.05 0.05" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="red">
                <color rgba="1 0 0 0.5" />
            </material>
        </visual>
    </link>
    <!-- 关节 -->
    <joint name="camera2baselink" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="camera" />
        <origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 0 1" />
    </joint>
</robot>

优化后现象

会在地盘底部添加一个小的模型，从而防止地盘下陷

过程报错