ROS 系列学习教程(总目录)
本文目录
- 一、robot标签
- 二、link标签
- 三、joint标签
URDF文件中使用XML格式描述的机器人模型,下面介绍URDF的XML标签。
一、robot标签
机器人描述文件中的根元素必须是robot,所有其他元素必须封装在其中。
属性
- name:主文件必须具有名称属性。 name属性在包含的文件中是可选的。如果在附加包含文件中指定属性名称,则其值必须与主文件中的值相同。
子标签
标签 | 描述 |
---|---|
link | 连杆 |
joint | 关节,描述连杆之间的运动关系 |
gazebo | 用于描述在gazebo中模拟的信息 |
示例
<robot name="mbot">
<link> ... </link>
<joint> ... </joint>
</robot>
二、link标签
link 元素用于描述具有惯性、视觉特征和碰撞属性的刚体。
属性
- name:link的名称。
子标签
注:<…>
代表标签,xyz
等代表属性,++
等代表下一级。
标签或属性 | 描述 | 示例 |
---|---|---|
<inertial> | 描述连杆的质量、质心位置及其中心惯性属性(如果未指定,则默认为零质量和零惯性) | |
+ <origin> | 该姿态(平移、旋转)描述了连杆质心坐标系 C 相对于连杆坐标系 L 的位置和方向。 | |
++ xyz | 从 Lo(连杆坐标系原点)到 Co(连杆质心)的位置向量,表示为 xL̂x + yL̂y + zL̂z,其中L̂x、L̂y、L̂z是连杆坐标系 L 的正交单位向量。默认为零向量 | 2.0 0 -3 |
++ rpy | 质心 C 的单位向量 (Ĉx, Ĉy, Ĉz) 相对于连杆系 L的方向,表示为以弧度表示的欧拉旋转 (rpy) 序列。注意:(Ĉx, Ĉy, Ĉz) 不需要与连杆的惯性主轴对齐。 | 0.1 1 0.5 |
+ <mass> | 连杆的质量,由该元素的value属性表示 | |
++ value | 质量数值,单位:kg | 2.5 |
+ <inertia> | 对于固定在质心坐标系 C 上的单位向量 (Ĉx, Ĉy, Ĉz) ,该连杆的惯性矩ixx、iyy、izz以及关于 Co(连杆质心)的惯性积 ixy、ixz、iyz。 | |
++ ixx ++ iyy ++ izz | 惯性矩 | |
++ ixy ++ ixz ++ iyz | 惯性积 | |
<visual> | 连杆的视觉属性。该元素指定对象的形状(box、cylinder等)以用于可视化。**注意:**同一个连杆可以存在多个 <visual> 实例,连杆的最终形状由他们定义的几何图形融合决定。 | |
+ name | 指定连杆几何图形的名称。用于外部引用连杆几何形状。 可选 | |
+ <origin> | 视觉元素的参考系相对于连杆参考系的位姿。可选 | |
++ xyz | 平移 | |
++ rpy | 固定轴旋转角 | |
+ <geometry> | 视觉对象的几何形状,选择如下之一 | |
++ <box> | 立方体,原点位于几何中心 | |
+++ size | 长宽高,单位:m | |
++ <cylinder> | 圆柱体,原点位于几何中心 | |
+++ length | 高,单位:m | |
+++ radius | 半径,单位:m | |
++ <sphere> | 球体,,原点位于几何中心 | |
+++ radius | 半径,单位:m | |
++ <mesh> | 外部导入的网格模型 | |
+++ filename | 模型文件路径,建议使用 package://<packagename>/<path> 格式,以便可以自动查找特定包下的模型文件。文件推荐 .dae 格式。 | |
+ <material> | 视觉元素的材质。允许在 robot 元素中枚举所需材质,然后在 link 元素中按名称引用。 | |
++ name | 名称 | |
++ <color> | 颜色 | |
+++ rgba | 红绿蓝和透明度,数值范围为 [0,1] | 0.2 0 0.8 1 |
+++ <texture> | 外部导入的外观图片 | |
+++ filename | 文件路径 | |
<collision> | 连杆的碰撞属性,注意:这可能与连杆的视觉属性不同,例如,通常使用更简单的碰撞模型来减少计算时间。 同一连杆可以存在多个 <collision> 实例。连杆的最终碰撞模型由他们定义的几何图形融合决定。 | |
+ name | 指定连杆碰撞模型的名称。用于外部引用。 可选 | |
+ <origin> | 同<visual>的<origin> | |
+ <geometry> | 同<visual>的<geometry> |
示例
<robot name="physics">
<material name="blue">
<color rgba="0 0 0.8 1"/>
</material>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 1"/>
</material>
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder length="0.6" radius="0.2"/>
</geometry>
<material name="blue"/>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder length="0.6" radius="0.2"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="10"/>
<inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
</inertial>
</link>
</robot>
三、joint标签
joint 描述关节的运动学和动力学属性,并指定了关节的安全极限。
属性
- name:指定关节的唯一名称(必选)。
- type:指定关节的类型,可以是以下之一:
关节类型 | 描述 |
---|---|
revolute | 沿轴转动的铰链关节,其范围由 lower 和 upper 指定。见 limit 标签 |
continuous | 绕轴旋转的连续铰链关节,没有上下限。 |
prismatic | 沿轴滑动的滑动关节,其范围由 lower 和 upper 指定。 |
fixed | 这并不是真正的关节,因为它不能移动。所有自由度均被锁定。这种类型的关节不需要<axis>、<calibration>、<dynamics>、<limits>或<safety_controller>等标签。 |
floating | 该关节允许所有 6 个自由度的运动。 |
planar | 该关节允许在垂直于轴的平面上运动。 |
子标签
标签或属性 | 描述 | 示例 |
---|---|---|
<origin> | 从父连杆到子连杆的转换。关节位于子连杆的原点,如上图。可选 | |
+ xyz | x、y、z 偏移,单位:m | 2.0 0 -3 |
+ rpy | 绕固定轴的旋转:首先绕x滚动,然后绕y俯仰,最后绕z偏航。单位:弧度 | 0.1 1 0.5 |
<parent> | 指定关节的父连杆,必选 | |
+ link | 父连杆名称 | |
<child> | 指定关节的子连杆,必选 | |
+ link | 子连杆名称 | |
<axis> | 关节框架中指定的关节轴。这是旋转关节的旋转轴、滑动关节的平移轴以及平面关节的表面法线。该轴在关节参考系中指定。固定关节和浮动关节不使用该字段。默认为 (1,0,0) | |
+ xyz | 轴向量,应该被归一化。 | |
<calibration> | 关节的参考位置,用于校准关节的绝对位置。 | |
+ rising | 当关节正方向移动时,该参考位置将触发上升沿。 | |
+ falling | 当关节正方向移动时,该参考位置将触发下降沿。 | |
<dynamics> | 指定关节的物理属性 | |
+ damping | 关节的物理阻尼值(对于滑动关节,以牛顿秒每米[ N ∙ s / m ] 为单位;对于旋转关节,以牛顿米秒每弧度[ N ∙ m ∙ s / rad ] 为单位) | |
+ friction | 关节的物理静摩擦值(对于滑动关节,单位为牛顿[ N ];对于旋转关节,单位为牛顿米[ N ∙ m ]) | |
<limit> | 安全限制(仅旋转关节和滑动关节需要) | |
+ lower | 指定关节下限的属性(对于旋转关节以弧度为单位,对于滑动关节以米为单位)。如果关节是连续的则省略。可选 | |
+ upper | 指定关节上限的属性(对于旋转关节以弧度为单位,对于滑动关节以米为单位)。如果关节是连续的则省略。可选 | |
+ effort | 限制关节最大受力($ | F_{real} |
+ velocity | 限制关节最大速度(对于旋转关节,以弧度每秒[ rad / *s ] 为单位,对于棱柱关节,以米每秒[ m / s ] 为单位),必选 | |
<mimic> | 该标签用于指定定义的关节模仿另一个现有关节。该关节的值可以计算为value = multiplier * other_joint_value + offset。可选 | |
+ joint | 指定要模仿的关节的名称,必选 | |
+ multiplier | 指定上述公式中的乘法因子,可选 | |
+ offset | 指定要在上述的公式中添加的偏移量。默认为 0(旋转关节为弧度,滑动关节为米) | |
<safety_controller> | 安全控制器,可选 | |
+ soft_lower_limit | 指定安全控制器开始限制关节位置的下边界。该限制需要大于 limit 的 lower | |
+ soft_upper_limit | 指定安全控制器开始限制关节位置的上边界。该限制需要小于 limit 的 upper | |
+ k_position | 指定位置和速度限制之间的关系 | |
+ k_velocity | 指定受力和速度限制之间的关系 |
示例
<joint name="my_joint" type="floating">
<origin xyz="0 0 1" rpy="0 0 3.1416"/>
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
<calibration rising="0.0"/>
<dynamics damping="0.0" friction="0.0"/>
<limit effort="30" velocity="1.0" lower="-2.2" upper="0.7" />
<safety_controller k_velocity="10" k_position="15" soft_lower_limit="-2.0" soft_upper_limit="0.5" />
</joint>