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ros机器人仿真

ros机器人仿真

1、urdf->机器人的搭建,可以用xml文件表示机器人

gazebo->创建仿真环境,

rviz->感知环境三维可视化工具

2、仿真优势:低成本、高效、高安全性

3、机器人分为关节和连杆两大部分,连杆->机器人可见部分,关节->现实中的连接出的不可见的东西

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urdf语法

-robot标签

-link标签

-joint标签

一、robot

urdf 中为了保证 xml 语法的完整性,使用了robot标签作为根标签,所有的 link 和 joint 以及其他标签都必须包含在 robot 标签内,在该标签内可以通过 name 属性设置机器人模型的名称

1.属性

name: 指定机器人模型的名称

2.子标签

其他标签都是子级标签

二、link

urdf 中的 link 标签用于描述机器人某个部件(也即刚体部分)的外观和物理属性,比如: 机器人底座、轮子、激光雷达、摄像头...每一个部件都对应一个 link, 在 link 标签内,可以设计该部件的形状、尺寸、颜色、惯性矩阵、碰撞参数等一系列属性

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1.属性

  • name ---> 为连杆命名

2.子标签

  • visual ---> 描述外观(对应的数据是可视的)

    • geometry 设置连杆的形状

      • 标签1: box(盒状)

        • 属性:size=长(x) 宽(y) 高(z)
      • 标签2: cylinder(圆柱)

        • 属性:radius=半径 length=高度
      • 标签3: sphere(球体)

        • 属性:radius=半径
      • 标签4: mesh(为连杆添加皮肤)

        • 属性: filename=资源路径(格式:package://<packagename>/<path>/文件)
    • origin 设置偏移量与倾斜弧度

      • 属性1: xyz=x偏移 y便宜 z偏移

      • 属性2: rpy=x翻滚 y俯仰 z偏航 (单位是弧度)

    • metrial 设置材料属性(颜色)

      • 属性: name

      • 标签: color

        • 属性: rgba=红绿蓝权重值与透明度 (每个权重值以及透明度取值[0,1])
  • collision ---> 连杆的碰撞属性

  • Inertial ---> 连杆的惯性矩阵

三、joint

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。

joint标签对应的数据在模型中是不可见的

1.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

2.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。

必须加name属性的标签有:robot link joint material

xacro可为不同组件分为不同的文件

xacro要特别注意joint的关系

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rqt控制

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注意, 当 URDF 需要与 Gazebo 集成时,和 Rviz 有明显区别:

1.必须使用 collision 标签,因为既然是仿真环境,那么必然涉及到碰撞检测,collision 提供碰撞检测的依据。

2.必须使用 inertial 标签,此标签标注了当前机器人某个刚体部分的惯性矩阵,用于一些力学相关的仿真计算。

3.颜色设置,也需要重新使用 gazebo 标签标注,因为之前的颜色设置为了方便调试包含透明度,仿真环境下没有此选项。

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gazebo显示小车

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 差速

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联合仿真,rqt发布

 

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