【ROS2】中级:URDF-构建一个可移动的机器人模型

目标：学习怎样在 URDF 中界说可移动关节。
  教程级别：中级
   时间：10 分钟
   目录
  

•  头部 Head
  
•  夹爪 Gripper
  
•  抓取臂 Gripper Arm
  
• 其他范例的关节
  
•  指定位姿
  
•  下一步
  

  在本教程中，我们将修改上一个教程中制作的 R2D2 模型，使其具有可移动的关节。在之前的模型中，所有的关节都是固定的。现在我们将探索另外三种重要的关节范例：连续关节、旋转关节和棱柱关节。
  确保在继续之前已安装所有必备组件。有关所需内容的信息，请参阅上一个教程。
  再次，本教程中提到的所有机器人模型都可以在 urdf_tutorial 包中找到。
  这里是带有柔性关节的新 URDF https://github.com/ros/urdf_tutorial/blob/ros2/urdf/06-flexible.urdf 。您可以将其与从前的版本举行比力，以查看所有更改，但我们只关注三个示例关节。
  要可视化和控制此模型，请运行与上一个教程相同的命令：

1. ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=urdf/06-flexible.urdf

复制代码

但是现在这也会弹出一个 GUI，允许您控制所有非固定关节的值。玩一下模型，看看它是怎样移动的。然后，我们可以看看我们是怎样做到这一点的。

  

   头部

1. <joint name="head_swivel" type="continuous">
2.   <parent link="base_link"/>
3.   <child link="head"/>
4.   <axis xyz="0 0 1"/>
5.   <origin xyz="0 0 0.3"/>
6. </joint>

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身体和头部之间的连接是一个连续的关节，这意味着它可以从负无穷大到正无穷大任意角度。车轮也是如许建模的，因此它们可以永远向两个方向滚动。
  我们唯一需要添加的附加信息是旋转轴，这里由一个 xyz 三元组指定，它指定了头部将围绕其旋转的向量。由于我们盼望它围绕 z 轴旋转，我们指定向量“0 0 1”。
   抓取器

1. <joint name="left_gripper_joint" type="revolute">
2.   <axis xyz="0 0 1"/>
3.   <limit effort="1000.0" lower="0.0" upper="0.548" velocity="0.5"/>
4.   <origin rpy="0 0 0" xyz="0.2 0.01 0"/>
5.   <parent link="gripper_pole"/>
6.   <child link="left_gripper"/>
7. </joint>

复制代码

左右夹持器关节都被建模为旋转关节。这意味着它们的旋转方式与连续关节相同，但它们有严格的限定。因此，我们必须包括限定标签，指定关节的上下限（以弧度为单位）。我们还必须为该关节指定最大速率和最鼎力大举，但实际值在这里并不重要。
  抓取臂

1. <joint name="gripper_extension" type="prismatic">
2.   <parent link="base_link"/>
3.   <child link="gripper_pole"/>
4.   <limit effort="1000.0" lower="-0.38" upper="0" velocity="0.5"/>
5.   <origin rpy="0 0 0" xyz="0.19 0 0.2"/>
6. </joint>

复制代码

夹持臂是一种不同范例的关节，即棱柱关节。这意味着它沿着一个轴移动，而不是围绕它移动。这种平移运动使我们的机器人模型能够伸展和收回其夹持臂。
  棱柱臂的限定与旋转关节的限定相同，只是单位是米，而不是弧度。
  其他范例的关节

  还有另外两种在空间中移动的关节。棱柱关节只能沿一个维度移动，而平面关节可以在一个平面或两个维度中移动。别的，浮动关节是不受束缚的，可以在任何三个维度中移动。这些关节不能仅用一个数字来指定，因此不包括在本教程中。
  指定姿势

  当您在 GUI 中移动滑块时，模型在 Rviz 中移动。这是怎样做到的？起首，GUI  https://index.ros.org/p/joint_state_publisher_gui/ 剖析 URDF 并找到所有非固定关节及其限定。然后，它使用滑块的值发布 sensor_msgs/msg/JointState 消息 https://github.com/ros2/common_interfaces/blob/eloquent/sensor_msgs/msg/JointState.msg 。然后，robot_state_publisher  https://index.ros.org/p/robot_state_publisher/ 使用这些消息来盘算不同部门之间的所有变换。然后，天生的变换树用于在 Rviz 中表现所有形状。
   下一步

  现在您有了一个明显可用的模型，您可以添加一些物理属性 https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Intermediate/URDF/Adding-Physical-and-Collision-Properties-to-a-URDF-Model.html ，或者开始使用 xacro 来简化您的代码 https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Intermediate/URDF/Using-Xacro-to-Clean-Up-a-URDF-File.html 。

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