申明：本系列参考古月大神教材《ROS机器人开发实践》第六章内容，结合自己学习过程和遇到的问题逐一分解，争取能够吃透！欢迎大家一起讨论！

URDF 是 ROS 中机器人模型的描述格式，包含对机器人刚体外观、物体属性、关节类型等方面的描述。URDF（Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式）是 ROS 中一个非常重要的机器人模型描述格式，ROS 同时也提供 URDF 文件的 C++ 解析器，可以解析 URDF 文件中使用 XML 格式描述的机器人模型。

使用版本： ROS Melodic

< link >标签用于描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺寸（size）、颜色（color）、形状（shape）、惯性矩阵（inertial matrix）、碰撞参数（collision properties）等。

机器人的 link 结构，基本 URDF 描述语法如下：

< visual >用于描述机器人link部分的外观参数，< inertial >标签用于描述link的惯性参数，而< collision >标签用于描述link的碰撞属性。一般来说，检测碰撞的link区域大于外观可视的区域，也就是说有一定的安全空间

< joint >标签用于描述机器人关节的运动学和动力学属性，包括关节运动的位置和速度限制。机器人关节的主要作用是连接两个刚体link，这两个link分别称为 parent link 和 child link。

< joint >标签的描述语法如下：

其中必须指定joint的parent link 和 child link，还可以设置关节的其他属性。 < calibration > : 关节的参考位置，用来校准关节的绝对位置 < dynamics > : 用于描述关节的物理属性，例如阻尼值、物理经摩擦力等，经常在运动学仿真中用到。 < limit > : 用于描述运动的一些极限值，包括关节运动的上下限位置、速度限制、力矩限制等。 < mimic > : 用于描述该关节与已有关节的关系。 < safety_controller > : 用于描述安全控制器的参数。

< robot > 是完整机器人模型的最顶层标签，< link > 和 < joint > 标签都必须包含在< robot >标签内。一个完整的机器人模型由一系列的< link > 和 < joint > 组成。

< robot >标签语法如下：

< gazebo >标签用于描述机器人模型在Gazebo中仿真所需要的参数，包括机器人材料的属性、Gzaebo 插件等。该标签不是机器人模型必须的部分，只有在 Gazebo 仿真时才需加入。

< gazebo >标签的基本语法如下:

创建test_mrobot_description功能包，依赖urdf，xacro 在其下创建4个文件夹urdf、meshes、launch和config

任务：创建一个机器人的底盘模型 这个机器人底盘模型有7个link和6个joint。7个 link 包括 1 个机器人底板、2个电机、2个驱动轮和2个万向轮；6个 joint 负责将驱动轮、万向轮、电机安装到底板上，并设置相应的连接方式。

模型文件test_mrobot_chassis.urdf (经过测试，URDF文件不能加入中文字符，写程序时注意将中文注释去掉！！！)

URDF提供了一些命令行工具，帮助我们检查、梳理模型文件，首先在终端安装：

使用 check_urdf 命令对 mrobot_chassis.urdf 文件进行检查，切记：使用命令时需要进入存放此 .urdf 文件的文件夹中：

check_urdf 的作用是解析URDF文件，并且显示解析过程中发现的错误。如果一切正常，会输出如下结果： 还可以使用 urdf_to_graphiz 命令查看URDF模型的整体结构：

执行 urdf_to_graphiz 命令后，会在当前目录下生成一个pdf文件（另外，还会生成一个 .gv格式的文件，不知道如何打开，有知道的可以讨论下）：

创建一个launch文件，test_display_mrobot_chassis_urdf.launch ，详细内容如下：

（特别注意，第一次打开rviz,配置好插件后，save config as保存 .rviz文件，在通过args加载保存好的config文件） joint_state_publisher 和 robot_state_publisher两个节点都是系统自带的，joint_state_ publisher可以发布每个joint（除了fixed类型）的状态，而且能通过UI 对joint进行控制。

robot_state_publisher节点的功能是将机器人各个link、joint之间的关系，通过TF 的形式整理成三维姿态信息发布出去。在rviz中，选择TF插件可以显示各部分的坐标信息。

在之前的模型中，我们仅创建了模型外观的可视化属性，除此之外，还需要添加物理惯性属性和碰撞属性。

规则物体的惯性矩阵计算公式：（转自 ：ROS漫漫长路（一）——Gazebo中机器人圆柱，球，长方体惯性矩阵推导与代码实现） 因此，针对底盘 base_link，加入< inertial >和 < collision>标签：

针对此处出现的警告进行修改： 1、base_link警告

The root link base_link has an inertia specified in the URDF, but KDL does not support a root link with an inertia. As a workaround, you can add an extra dummy link to your URDF

修改：增加一个额外的虚实体和关节：

2、joint_state_publisher警告

[WARN] [1588564677.171522]: The ‘use_gui’ parameter was specified, which is deprecated. We’ll attempt to find and run the GUI, but if this fails you should install the ‘joint_state_publisher_gui’ package instead and run that. This backwards compatibility option will be removed in Noetic. [ERROR] [1581780877.646970]: Could not find the GUI, install the ‘joint_state_publisher_gui’ package

修改：先下载 joint_state_publisher_gui 软件包

修改launch文件：

URDF 文件不支持代码复用，针对URDF 模型产生了另一种精简化、可复用、模块化的描述形式——xacro，具体优点不再赘述，在后面代码中会有所体现。

xacro 是 URDF 的升级版，模型文件后缀名由 .urdf 改为 .xacro，而且在模型< robot >标签中需要加入 xacro 申明：

接下来介绍 xacro 模型的一些典型语法：

使用该常量时，使用如下语法调用：

接下来，将文件中的各个参数使用常量定义申明：

所有的运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度。

以上宏定义包含五个输入参数：joint的parent link，支撑柱的序号number，支撑柱在x,y,z三个方向上的偏移。需要使用宏模块时，使用如下语句调用，设置输入参数即可：

完整的test_mrobot_body.urdf.xacro 代码如下：

test_mrobot.urdf.xacro 调用代码如下：

其中，< robot >标签之间只有两行代码

第一行代码描述该xacro文件中所包含的其他xacro文件，类似于C 语言中的 include 文件。声明关系后，该文件可以使用被包含文件中的模块了。

第二行代码调用了被包含文件 test_mrobot_body.urdf.xacro 中的机器人模型的宏定义。这相当于把机器人本体看作一个模块，后续在机器人模型上装配 camera 、Kinect、rplidar 会更加容易，具体的将在后面进行描述。

有两种方法可以将优化后的模型显示在rviz中：

使用命令后，当前目录下会生成一个转化后的 URDF 文件，使用上面介绍的 launch 文件可将该URDF 模型显示在 rviz中

launch文件中其余节点的调用与原 lunch 文件相同，大家参照上文自行修改。

使用上述命令在 rviz 中进行模型显示。rviz 中的配置方式和模型显示结果如下图所示： 本节完，记录本人的学习过程，其间有问题的部分欢迎大家一起讨论！