URDF

简介

• Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式，简称为URDF
• ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器，URDF文件使用XML格式描述机器人模型

解析

介绍

• 完整机器人模型的最顶层标签
• 和标签都必须包含在标签内
• 一个完整的机器人模型，由一系列和组成

例子：

    ......
    ......
    
    ......
    ......

属性

• name（必需）：link的名字

介绍

• 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（shape）、尺寸（size）、颜色（color）、惯性矩阵（inertial matrix）、碰撞参数（collision properties）等一系列属性

子标签

• ：描述机器人link部分的外观参数
  • ：可视化对象的形状
    • box：矩形
    • cylinder：圆柱体
    • sphere：球体
    • mesh：网格，纹理（更为复杂的模型）
  • ：设置偏移量与倾斜弧度
  • ：可视化组件的材料
    • color：颜色
  • ：材料属性（纹理）
• ：描述link的惯性参数
  • ：定义连杆质心坐标
  • ：连杆的质量
  • ：惯性张量
• ：描述link的碰撞属性
  • ：碰撞组件的参考坐标系相对于连杆坐标系的参考坐标系
  • ：与上述geometry元素描述相同

例子：

介绍

• 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、旋转角度限制等等，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

属性

• （必需）：指定joint的名字（唯一的）
• type（必需）：指定joint的类型，有下列几种：

子标签

• ：parent link的名字是一个强制的属性，是这个link在机器人结构树中的名字。 可以理解为parent是主体，child是固定在主体上的配件
• ：child link的名字，是这个link在机器人结构树中的名字
• ：从parent link到child link的变换，joint位于child link的原点
• ：关节的参考位置，用来校准关节的绝对位置
  • rising：当joint正向运动时，参考点会触发一个上升沿
  • falling：当joint正向运动时，参考点会触发一个下降沿
• ：设置围绕哪个关节轴运动
• ：描述关节的物理属性，例如阻尼值、物理静摩擦力等，经常在动力学仿真中用到
  • damping：joint的阻尼值
  • friction：joint的摩擦力值
• ：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
  • lower：指定joint运动范围下界的属性，连续型的joint忽略该属性
  • upper：指定joint运动范围上界的属性，连续型的joint忽略该属性
  • effort：该属性指定了joint运行时的最大的力
  • velocity：该属性指定了joint运行时的最大的速度
• ：指定该joint来模仿已存在的joint
  • joint：需要模仿的joint的名字
  • multiplier：指定上述公式中的乘数因子
  • offset：指定上述公式中的偏移项，默认值为0
• ：描述安全控制器参数
  • soft_lower_limit：该属性指定了joint安全控制边界的下界，是joint安全控制的起始限制点，默认为0
  • soft_upper_limit：该属性指定了joint安全控制边界的上界，是joint安全控制的起始限制点，默认为0
  • k_position：本属性用于说明位置和速度之间的关系
  • k_velocity：本属性用于说明力和速度之间的关系

例子：