URDF：機(jī)器人建模方法

ROS是機(jī)器人操作系統(tǒng)，當(dāng)然要給機(jī)器人使用啦，不過(guò)在使用之前，還得讓ROS認(rèn)識(shí)下我們使用的機(jī)器人，如何把一個(gè)機(jī)器人介紹給ROS呢？

為此，ROS專(zhuān)門(mén)提供了一種機(jī)器人建模方法——URDF，用來(lái)描述機(jī)器人外觀、性能等各方面屬性。

機(jī)器人的組成

建模描述機(jī)器人的過(guò)程中，我們自己需要先熟悉機(jī)器人的組成和參數(shù)，比如機(jī)器人一般是由硬件結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四大部分組成，市面上一些常見(jiàn)的機(jī)器人，無(wú)論是移動(dòng)機(jī)器人還是機(jī)械臂，我們都可以按照這四大組成部分進(jìn)行分解。

硬件結(jié)構(gòu)就是底盤(pán)、外殼、電機(jī)等實(shí)打?qū)嵖梢钥吹降脑O(shè)備；

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是可以驅(qū)使這些設(shè)備正常使用的裝置，比如電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，電源管理系統(tǒng)等；

傳感系統(tǒng)包括電機(jī)上的編碼器、板載的IMU、安裝的攝像頭、雷達(dá)等等，便于機(jī)器人感知自己的狀態(tài)和外部的環(huán)境；

控制系統(tǒng)就是我們開(kāi)發(fā)過(guò)程的主要載體了，一般是樹(shù)莓派、電腦等計(jì)算平臺(tái)，以及里邊的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。

機(jī)器人建模的過(guò)程，其實(shí)就是按照類(lèi)似的思路，通過(guò)建模語(yǔ)言，把機(jī)器人每一個(gè)部分都描述清楚，再組合起來(lái)的過(guò)程。

URDF

ROS中的建模方法叫做URDF，全稱(chēng)是統(tǒng)一機(jī)器人描述格式，不僅可以清晰描述機(jī)器人自身的模型，還可以描述機(jī)器人的外部環(huán)境，比如這里的桌子，也可以算作一個(gè)模型。

URDF模型文件使用的是XML格式，右側(cè)就是一個(gè)機(jī)器人的URDF描述，乍看上去，有點(diǎn)像網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)的源代碼，都是由一系列尖括號(hào)包圍的標(biāo)簽和其中的屬性組合而成。

如何使用這樣一個(gè)文件描述機(jī)器人呢？比如這個(gè)機(jī)械臂，大家可以看下自己的手臂，我們的手臂是由大臂和小臂組成，他們獨(dú)自是無(wú)法運(yùn)動(dòng)的，必須通過(guò)一個(gè)手肘關(guān)節(jié)連接之后，才能通過(guò)肌肉驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

在建模中，大臂和小臂就類(lèi)似機(jī)器人的這些獨(dú)立的剛體部分，稱(chēng)為連桿Link，手肘就類(lèi)似于機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，稱(chēng)為關(guān)節(jié)joint。

所以在URDF建模過(guò)程中，關(guān)鍵任務(wù)就是通過(guò)這里的和，理清楚每一個(gè)連桿和關(guān)節(jié)的描述信息。