ROS入门 6.3.3 URDF语法详解03_joint

《ROS入门-理论与实践》视频教程镇楼

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。
axis
- 属性: xyz用于设置围绕哪个关节轴运动。

3.案例

需求:创建机器人模型，底盘为长方体，在长方体的前面添加一摄像头，摄像头可以沿着 Z 轴 360 度旋转。

URDF文件示例如下:

<!-- 需求: 创建机器人模型，底盘为长方体，在长方体的前面添加一摄像头，摄像头可以沿着 Z 轴 360 度旋转-->
<robot name="mycar"><!-- 底盘 --><link name="base_link"><visual><geometry><box size="0.5 0.2 0.1" /></geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><material name="blue"><color rgba="0 0 1.0 0.5" /></material></visual></link><!-- 摄像头 --><link name="camera"><visual><geometry><box size="0.02 0.05 0.05" /></geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><material name="red"><color rgba="1 0 0 0.5" /></material></visual></link><!-- 关节 --><joint name="camera2baselink" type="continuous"><parent link="base_link"/><child link="camera" /><!-- 需要计算两个 link 的物理中心之间的偏移量 --><origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" /><axis xyz="0 0 1" /></joint></robot>

launch文件示例如下:

<launch><param name="robot_description" textfile="$(find urdf_rviz_demo)/urdf/urdf/urdf03_joint.urdf" /><node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf_rviz_demo)/config/helloworld.rviz" /> <!-- 添加关节状态发布节点 --><node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" /><!-- 添加机器人状态发布节点 --><node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" /><!-- 可选:用于控制关节运动的节点 --><node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" /></launch>

PS:

1.状态发布节点在此是必须的:

    <!-- 添加关节状态发布节点 --><node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" /><!-- 添加机器人状态发布节点 --><node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />

2.关节运动控制节点(可选)，会生成关节控制的UI，用于测试关节运动是否正常。

    <!-- 可选:用于控制关节运动的节点 --><node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />

4.base_footprint优化urdf

前面实现的机器人模型是半沉到地下的，因为默认情况下: 底盘的中心点位于地图原点上，所以会导致这种情况产生，可以使用的优化策略，将初始 link 设置为一个尺寸极小的 link(比如半径为 0.001m 的球体，或边长为 0.001m 的立方体)，然后再在初始 link 上添加底盘等刚体，这样实现，虽然仍然存在初始link半沉的现象，但是基本可以忽略了。这个初始 link 一般称之为 base_footprint

<!--使用 base_footprint 优化-->
<robot name="mycar"><!-- 设置一个原点(机器人中心点的投影) --><link name="base_footprint"><visual><geometry><sphere radius="0.001" /></geometry></visual></link><!-- 添加底盘 --><link name="base_link"><visual><geometry><box size="0.5 0.2 0.1" /></geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><material name="blue"><color rgba="0 0 1.0 0.5" /></material></visual></link><!-- 底盘与原点连接的关节 --><joint name="base_link2base_footprint" type="fixed"><parent link="base_footprint" /><child link="base_link" /><origin xyz="0 0 0.05" /></joint><!-- 添加摄像头 --><link name="camera"><visual><geometry><box size="0.02 0.05 0.05" /></geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" /><material name="red"><color rgba="1 0 0 0.5" /></material></visual></link><!-- 关节 --><joint name="camera2baselink" type="continuous"><parent link="base_link"/><child link="camera" /><origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" /><axis xyz="0 0 1" /></joint></robot>

launch 文件内容不变。

5.遇到问题以及解决

问题1:

命令行输出如下错误提示

UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 463-464: ordinal not in range(128)
[joint_state_publisher-3] process has died [pid 4443, exit code 1, cmd /opt/ros/melodic/lib/joint_state_publisher/joint_state_publisher __name:=joint_state_publisher __log:=/home/rosmelodic/.ros/log/b38967c0-0acb-11eb-aee3-0800278ee10c/joint_state_publisher-3.log].
log file: /home/rosmelodic/.ros/log/b38967c0-0acb-11eb-aee3-0800278ee10c/joint_state_publisher-3*.log

rviz中提示坐标变换异常，导致机器人部件显示结构异常

原因:编码问题导致的

解决:去除URDF中的中文注释

问题2:[ERROR] [1584370263.037038]: Could not find the GUI, install the ‘joint_state_publisher_gui’ package

解决: sudo apt install ros-noetic-joint-state-publisher-gui

6.3.3 URDF语法详解03_joint相关推荐

URDF语法详解03_joint
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& ...
ROS学习：URDF语法详解一link篇
ROS学习:URDF语法详解一link篇 1.概述 1.1 URDF语法详解_robot 1.2 URDF语法详解_link 1.2.3.案例需求:分别生成长方体.圆柱与球体的机器人部件 1.概述参 ...
Python的Xpath介绍和语法详解
1.简介 XPath是一门在XML和HTML文档中查找信息的语言,可以用来在XML和HTML文档中对元素和属性进行遍历 XPath的安装 Chrome插件XPath Helper 点Chrome浏览器 ...
FreeMarker基本语法详解及模板文件的组成（二）
海浪上次给大家分享了FreeMarker基本语法详解及模板文件的组成(一)海浪今天继续分享FreeMarker基本语法详解及模板文件的组成(二) 3.2 输出变量值<?xml:namespace ...
Velocity魔法堂系列二：VTL语法详解
一.前言 Velocity作为历史悠久的模板引擎不单单可以替代JSP作为Java Web的服务端网页模板引擎,而且可以作为普通文本的模板引擎来增强服务端程序文本处理能力.而且Velocity被移植到不 ...
Java8初体验（二）Stream语法详解(转)
本文转自http://ifeve.com/stream/ Java8初体验(二)Stream语法详解感谢同事[天锦]的投稿.投稿请联系 tengfei@ifeve.com 上篇文章Java8初体验( ...
python编程语法大全-Python编程入门——基础语法详解
今天小编给大家带来Python编程入门--基础语法详解. 关于怎么快速学python,可以加下小编的python学习群:611+530+101,不管你是小白还是大牛,小编我都欢迎,不定期分享干货每天 ...
python编程语法-Python编程入门——基础语法详解
今天小编给大家带来Python编程入门--基础语法详解. 一.基本概念 1.内置的变量类型: Python是有变量类型的,而且会强制检查变量类型.内置的变量类型有如下几种: #浮点 float_num ...
python编程if语法-Python编程入门基础语法详解经典
原标题:Python编程入门基础语法详解经典一.基本概念 1.内置的变量类型: Python是有变量类型的,而且会强制检查变量类型.内置的变量类型有如下几种: #浮点 float_number = ...

6.3.3 URDF语法详解03_joint