机器人操作系统（ROS）课件10.1机器人模型构建与仿真.pptx

机器人操作系统（ROS）

机器人操作系统（ROS）机器人模型构建与仿真10.1

机器人操作系统（ROS）10.1.1URDF介绍URDF（UnifiedRobotDescriptionFormat，统一机器人描述格式）是一个XML语法框架下用来描述机器人的语言格式，主要用于存储模型的形状、尺寸、颜色等基本属性。在构建机器人模型之前，我们需要了解URDF的语法和常用的标签。（1）URDF语法在URDF中编辑文件需要一定的编写语法，语言要求包含本体、关节、节点的定义以及节点间各关节的连接关系。下面将详细介绍URDF中几种常用的标签。（2）常用标签link标签link标签描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括连杆尺寸（size）、颜色（color）、形状（shape）、惯性矩阵（inertialmatrix）、碰撞属性（collisionproperties）等。机器人中每个link都会成为一个坐标系。link结构

机器人操作系统（ROS）10.1.1URDF介绍一个典型的link标签如下：linkname=my_linkinertialoriginxyz=000.5rpy=000/massvalue=1/inertiaixx=100ixy=0xz=0iyy=100iyz=0izz=100//inertialvisualoriginxyz=000rpy=000/geometryboxsize=111//geometrymaterialname=Cyancolorrgba=01.01.01.0//material/visualcollisionoriginxyz=000rpy=000/geometrycylinderradius=1length=0.5//geometry/collision/link首先，定义该link的名字（linkname），inertial标签用于描述link部分的惯性参数，这个标签是可选的，如果未指定，则默认为零质量和零惯性。originxyz和rpy分别为为惯性参考系相对于link参考系的位置和姿态，rpy以弧度表示固定轴滚动、俯仰和偏航角。此外，还可以设置质量（massvalue）、惯性矩阵（inertia）。visual标签用于描述link的外观参数，visual标签用于描述link的外观参数（可选），collision标签用于描述link的碰撞属性（可选），同一个link可以存在多个collision标签。它们所定义的几何图形的并集构成了link的碰撞描述。通常，使用更简单的碰撞模型来减少计算时间。

机器人操作系统（ROS）10.1.1URDF介绍joint标签与人的关节相似，joint标签用于描述机器人关节，包括关节运动的位置和速度限制。joint结构一个典型的joint标签如下：jointname=my_jointtype=floatingoriginxyz=001rpy=003.1416/parentlink=link1/childlink=link2/calibrationrising=0.0/dynamicsdamping=0.0friction=0.0/limiteffort=30velocity=1.0lower=-2.2upper=0.7//joint每一个joint连接两个link，其中的origin是从parentlink到childlink的转换。接头位于parentlink的原点，是相对于上一个joint的origin描述的，而上面的link标签中的origin是相对于joint坐标系表达的。除了必须指定的两个link，关节的其他属性为可选属性，如calibration，作用是设置joint的参考位置，用于校准joint的绝对位置；dynamics的作用是描述关节的物理属性，如阻尼值、物理静摩擦力等。dynamics用于描述运动极限值，仅用于revolute（旋转关节）prismatic（滑动关节）的joint类型。

机器人操作系统（ROS）robot标签robot是URDF中机器人描述文件的根标签，所有其他元素必须封装在其中。一个完整的机器人模型由一系列的link和joint等标签组成，典型的robot结构如图。在robot标签里可以设置该机器人的名称。robot结构10.1.1