ROS仿真小车（一）—— urdf模型+rviz可视化

文章目录

前言
一、创建功能包
二、urdf文件
三、launch文件
四、图形化显示
五、RVIZ可视化
总结
参考文献

前言

ROS学习过程记录，从零开始仿真一辆小车，之后会实现运动控制、雷达、相机等

部分代码已上传至本人的GitHub，如果需要请自行下载：

创建一个四轮圆柱状机器人模型，添加摄像头和雷达传感器，并控制小车运动:

URDF与Gazebo集成

系列文章目录：

ROS仿真小车（一）—— urdf模型+rviz可视化

ROS仿真小车（二）——添加摄像头雷达传感器

ROS仿真小车（三）——rviz控制机器人模型运动

ROS仿真小车（四）—— URDF与Gazebo集成

URDF 不能单独使用，需要结合 Rviz 或 Gazebo，URDF 只是一个文件，需要在 Rviz 或 Gazebo 中渲染成图形化的机器人模型，当前，首先演示URDF与Rviz的集成使用，因为URDF与Rviz的集成较之于URDF与Gazebo的集成更为简单

实现流程：

准备:新建功能包，导入依赖

核心:编写 urdf 文件

核心:在 launch 文件集成 URDF 与 Rviz

在 Rviz 中显示机器人模型

一、创建功能包

找一个空闲文件夹，创建ros功能包
在这里插入图片描述

打开命令行终端，输入以下命令：

mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws/src
catkin_init_workspace

在这里插入图片描述

导入依赖，在src目录下输入以下命令：

catkin_create_pkg jubot_demo urdf xacro #创建功能包、添加依赖
cd jubot_demo/
mkdir urdf
mkdir launch
mkdir meshes #存放渲染机器人模型的文件
mkdir config #存放rviz配置的文件

在这里插入图片描述

打开VS Code写两个文件
jubot_base.urdf（放urdf文件夹下）
display_jubot_base_urdf.launch（放launch文件夹下）
config里的rviz文件是保存生成的，不用写
在这里插入图片描述

二、urdf文件

Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式，简称为URDF
模型的环节（link）与关节（joint）坐标关系，跟我的代码模型不匹配，仅供理解关系：
在这里插入图片描述
在基础模型之上，我们为机器人添加尺寸大小。由于每个环节的参考系都位于该环节的底部，关节也是如此，所以在表示尺寸大小时，只需要描述其相对于连接的关节的相对位置关系即可。URDF中的 origin 域就是用来表示这种相对关系。

如果我们为机器人的关节添加 axis 旋转轴参数，那么该机器人模型就可以具备基本的运动学参数。

注意代码中不能有中文注释

<?xml version="1.0" ?>
<robot name="jubot"><!--base_car--><link name="base_link">   <visual> <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/> <geometry>  <cylinder radius="0.20" length="0.16"/>             </geometry><material name="yellow"> <color rgba="1 0.4 0 1"/>  </material></visual></link><!--left_wheel--><joint name="left_wheel_joint" type="continuous">   <origin xyz="0.0 0.19 -0.05" rpy="0.0 0.0 0.0"/> <parent link="base_link"/>  <child link="left_wheel_link"/> <axis xyz="0.0 1.0 0.0"/>  </joint><link name="left_wheel_link"><visual><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="1.5707 0.0 0.0"/><geometry><cylinder radius="0.06" length="0.025"/></geometry><material name="white"><color rgba="1 1 1 0.9"/></material></visual></link><!--right_wheel--><joint name="right_wheel_joint" type="continuous"><origin xyz="0.0 -0.19 -0.05"/><parent link="base_link"/><child link="right_wheel_link"/><axis xyz="0.0 1.0 0.0"/></joint><link name="right_wheel_link"><visual><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="1.5707 0.0 0.0"/><geometry><cylinder radius="0.06" length="0.025"/></geometry><material name="white"><color rgba="1 1.0 1.0 0.9"/></material></visual></link><!--front_caster--><joint name="front_caster_joint" type="continuous"><origin xyz="0.18 0.0 -0.095" rpy="0.0 0.0 0.0"/><parent link="base_link"/><child link="front_caster_link"/><axis xyz="0.0 1.0 0.0"/></joint><link name="front_caster_link"><visual><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/><geometry><sphere radius="0.015"/></geometry><material name="black"><color rgba="0.0 0.0 0.0 0.95"/></material></visual></link><!--back_caster--><joint name="back_caster_joint" type="continuous"><origin xyz="-0.18 0.0 -0.095" rpy="0.0 0.0 0.0"/><parent link="base_link"/><child link="back_caster_link"/><axis xyz="0.0 1.0 0.0"/></joint><link name="back_caster_link"><visual><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/><geometry><sphere radius="0.015"/></geometry><material name="black"><color rgba="0.0 0.0 0.0 0.95"/></material></visual></link>
</robot>

关于参数欧拉角rpy，是roll（滚转角）、pitch（俯仰角）、yaw（偏航角），分别对应绕x轴、y轴、z轴
在这里插入图片描述

三、launch文件

display_jubot_base_urdf.launch代码如下（示例）：

<launch><!-- 设置机器人模型路径参数 --><param name="robot_description" textfile="$(find jubot_demo)/urdf/jubot_base.urdf" /><!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态  --><node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" /><!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf  --><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" /><!-- 运行rviz可视化界面 --><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find jubot_demo)/config/jubot_urdf.rviz" required="true" />  
</launch>

四、图形化显示

安装一个检查urdf语法的工具：

sudo apt-get install liburdfdom-tools

在urdf文件夹下打开终端检查语法：

check_urdf jubot_base.urdf

在这里插入图片描述

在urdf文件夹下打开终端，图形化显示URDF模型

urdf_to_graphiz jubot_base.urdf

此时会生成两个文件，打开pdf文件
在这里插入图片描述

五、RVIZ可视化

启动launch文件
roslaunch jubot_demo display_jubot_base_urdf.launch

在启动launch文件之前，需要编译配置一下：
（1）退到主目录catkin_ws下，执行catkin_make
在这里插入图片描述
（2）执行成功之后，再执行catkin_make install
（3）在主目录catkin_make下配置环境变量source devel/setup.bash

（4）检测环境变量是否配置成功echo $ROS_PACKAGE_PATH