（二）基于虚拟机ubuntu18的机器人系统仿真（rviz、urdf、xacro）-机器人_ubuntu18.04四轮圆柱移动机器人urdf文件

描述：创建一个四轮圆柱状机器人模型，机器人参数如下,底盘为圆柱状，半径 10cm（可自定义），高 8cm（可自定义），四轮由两个驱动轮和两个万向支撑轮组成，两个驱动轮半径为 3.25cm（可自定义）,轮胎宽度1.5cm（可自定义），两个万向轮为球状，半径 0.75cm（可自定义），底盘离地间距为 1.5cm(与万向轮直径一致-根据自己定义即可)

效果如下：

步骤实现

1. 新建 urdf （demo_02.urdf）文件，并与 launch （demo_02.launch）文件集成

2. 搭建底盘

3. 在底盘上添加两个驱动轮

4. 在底盘上添加两个万向轮

步骤一：新建功能包，导入依赖，创建相应的文件

1.mkdir -p urdf_rviz/src
2.cd urdf_rviz/src
3.catkin_create_pkg urdf_rviz urdf xacro
4.cd urdf_rviz/src/urdf_rviz
    4.1 mkdir urdf  //存储 urdf 文件的目录
    4.2 mkdir meshes //机器人模型渲染文件
    4.3 mkdir config //配置文件
    4.4 mkdir launch //存储 launch 启动文件

步骤二：创建urdf文件

1.cd urdf文件下
    1.1 mkdir urdf
    1.2 mkdir xacro
2.cd 1.1的urdf文件下：
    touch demo_02.urdf //新建.urdf文件

2.1基本框架（在demo_02.urdf文件中编辑）

<robot name="mycar">
    <!-- 设置 base_footprint  -->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.001" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>
</robot>

2.2底盘搭建（在demo_02.urdf文件中编辑）

<!-- 
        参数
            形状:圆柱 
            半径:10     cm 
            高度:8      cm 
            离地:1.5    cm
 
    -->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.1" length="0.08" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="yellow">
                <color rgba="0.8 0.3 0.1 0.5" />
            </material>
        </visual>
    </link>
 
    <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint" />
        <child link="base_link"/>
        <origin xyz="0 0 0.055" />
    </joint>

2.3添加驱动轮（在demo_02.urdf文件中编辑）

<!-- 添加驱动轮 -->
    <!--
        驱动轮是侧翻的圆柱
        参数
            半径: 3.25 cm
            宽度: 1.5  cm
            颜色: 黑色
        关节设置:
            x = 0
            y = 底盘的半径 + 轮胎宽度 / 2
            z = 离地间距 + 底盘长度 / 2 - 轮胎半径 = 1.5 + 4 - 3.25 = 2.25(cm)
            axis = 0 1 0
    -->
    <link name="left_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5705 0 0" />
            <material name="black">
                <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
            </material>
        </visual>
 
    </link>
 
    <joint name="left_wheel2base_link" type="continuous">
        <parent link="base_link" />
        <child link="left_wheel" />
        <origin xyz="0 0.1 -0.0225" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>
 
 
    <link name="right_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <cylinder radius="0.0325" length="0.015" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5705 0 0" />
            <material name="black">
                <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
            </material>
        </visual>
 
    </link>
 
    <joint name="right_wheel2base_link" type="continuous">
        <parent link="base_link" />
        <child link="right_wheel" />
        <origin xyz="0 -0.1 -0.0225" />
        <axis xyz="0 1 0" />
    </joint>

2.4添加万向轮（在demo_02.urdf文件中编辑）

<!-- 添加万向轮(支撑轮) -->
    <!--
        参数
            形状: 球体
            半径: 0.75 cm
            颜色: 黑色
 
        关节设置:
            x = 自定义(底盘半径 - 万向轮半径) = 0.1 - 0.0075 = 0.0925(cm)
            y = 0
            z = 底盘长度 / 2 + 离地间距 / 2 = 0.08 / 2 + 0.015 / 2 = 0.0475 
            axis= 1 1 1
 
    -->
    <link name="front_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.0075" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="black">
                <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
            </material>
        </visual>
    </link>
 
    <joint name="front_wheel2base_link" type="continuous">
        <parent link="base_link" />
        <child link="front_wheel" />
        <origin xyz="0.0925 0 -0.0475" />
        <axis xyz="1 1 1" />
    </joint>
 
    <link name="back_wheel">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.0075" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="black">
                <color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />
            </material>
        </visual>
    </link>
 
    <joint name="back_wheel2base_link" type="continuous">
        <parent link="base_link" />
        <child link="back_wheel" />
        <origin xyz="-0.0925 0 -0.0475" />
        <axis xyz="1 1 1" />
    </joint>

步骤三：创建launch文件（demo_02.launch）

在launch文件夹下创建demo_02.launch
1.touch demo_02.launch
2.编写touch demo_02.launch内容
<launch>
    <!-- 将 urdf 文件内容设置进参数服务器 -->
    <param name="robot_description" textfile="$(find urdf_rviz)/urdf/urdf/demo_02.urdf" />
 
    <!-- 启动 rivz -->
     <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" />
    <!--node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz_test" args="-d $(find urdf_rviz)/config/my_car.rviz" /-->
 
    <!-- 启动机器人状态和关节状态发布节点 -->
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
 
    <!-- 启动图形化的控制关节运动节点 -->
    <!--node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" /-->
 
</launch>

步骤四：

4.1编译功能包

在urdf文件下：
    catkin_make

4.2运行

roslaunch urdf_rviz demo_02.urdf

步骤五：rviz显示

rviz 启动后，会发现并没有盒装的机器人模型，这是因为默认情况下没有添加机器人显示组件，需要手动添加，添加方式如下:

步骤刘：rviz显示优化

重复启动launch文件时，Rviz 之前的组件配置信息不会自动保存，需要重复执行步骤五的操作，为了方便使用，可以使用如下方式优化:

保存至config文件下，命名：my_car.rviz。在demo_2.launch文件中添加：

<node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz_test" args="-d $(find urdf_rviz)/config/my_car.rviz" />

再启动时，就可以包含之前的组件配置了，使用更方便快捷。