文章目錄

前言
一、建立編譯功能包
二、xacro檔案
- 1、建立robot_base.xacro檔案
- 2、解釋robot_base.xacro檔案
- 3、建立robot_camera.xacro檔案
- 4、解釋robot_camera.xacro檔案
- 5、建立robot_lidar.xacro檔案
- 6、解釋robot_lidar.xacro檔案
- 7、建立robot.xacro檔案
- 8、解釋robot.xacro檔案
三、launch啟動檔案
- 1、建立robot.launch檔案
- 2、運作robot.launch
四、rviz顯示
總結

前言

首先，上一篇使用urdf檔案建立了一個四輪小車模型。這一篇想使用xacro檔案建立一個正真的機器人模型。

xacro比urdf更具可讀性和可維護性。它還允許我們建立模型并複用這些模型去建立相同的結構。在裡面我們可以進行宏定義、變量定義、頭檔案包含、數學運算等操作。

我們确定下機器人的形态：一個帶有攝像頭、雷射雷達的四輪移動機器人，其中兩個輪子是帶有電機的差動輪，另外兩個為支撐輪。我們需要确定的參數如下：機器人主體的尺寸、顔色、角度，機器人輪子（包括joint與link）的尺寸，顔色、角度，機器人攝像頭的尺寸、顔色、角度等。

一、建立編譯功能包

切換到catkin_ws/src目錄下，如下：

catkin_create_pkg mbot_sim urdf xacro

切換到catkin_ws目錄下，編譯該功能包，如下：

catkin_make mbot_sim

在該功能包下建立include、src、launch、urdf檔案夾，在urdf檔案下建立urdf檔案夾和xacro檔案夾。

二、xacro檔案

1、建立robot_base.xacro檔案

切換到xacro檔案下，建立robot_base檔案，檔案内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="mbot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
    <!-- PROPERTY LIST -->
    <xacro:property name="M_PI" value="3.1415926"/>

    <xacro:property name="base_radius" value="0.20"/>
    <xacro:property name="base_length" value="0.16"/>
  
    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.06"/>
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.025"/>
  
    <xacro:property name="wheel_joint_y" value="0.19"/>
    <xacro:property name="wheel_joint_z" value="0.05"/>
    <!-- -->
    <xacro:property name="caster_radius" value="0.015"/> 

    <!-- wheel_radius - ( base_length/2 - wheel_joint_z) -->
    <xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>

	<!-- Defining the colors used in this robot -->
    <material name="yellow">
        <color rgba="1 0.4 0 1"/>
    </material>
    <material name="black">
        <color rgba="0 0 0 0.95"/>
    </material>
    <material name="gray">
        <color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
    </material>

	<!-- Macro for robot wheel -->
	<xacro:macro name="wheel" params="prefix reflect">
		<joint name="${prefix}_wheel_joint " type="continuous"> 
			<origin xyz="0 ${reflect*wheel_joint_y} ${-wheel_joint_z}" rpy="0 0 0"/>
			<parent link="base_link"/>
			<child link="${prefix}_wheel_link"/>
			<axis xyz="0 1 0"/>
		</joint>
		<link name="${prefix}_wheel_link">
			<visual>
				<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
				<geometry>
					<cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
				</geometry>
				<material name="gray" />
			</visual>
		</link>
	</xacro:macro>

	<!-- Macro for robot caster -->
	<xacro:macro name="caster" params="prefix reflect">
		<joint name="${prefix}_caster_joint" type="continuous">

			<origin xyz="${reflect*caster_joint_x} 0 ${-(base_length/2 + caster_radius)}" rpy="0 0 0"/>
			<parent link="base_link"/>
			<child link="${prefix}_caster_link"/>
			<axis xyz="0 1 0"/>
		</joint>

		<link name="${prefix}_caster_link">
			<visual>
				<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
				<geometry>
					<sphere radius="${caster_radius}" />
				</geometry>
				<material name="black" />
			</visual>
		</link>
	</xacro:macro>

	<!-- Macro for robot base -->
	<xacro:macro name="mbot_base">
		<link name="base_link">
			<visual>
				<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
				<geometry>
					<cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
				</geometry>
				<material name="yellow" />
			</visual>
		</link>

		<wheel prefix="left" reflect="-1"/>
		<wheel prefix="right" reflect="1"/>

		<caster prefix="front" reflect="-1"/>
		<caster prefix="back" reflect="1"/>
	</xacro:macro>
</robot>

2、解釋robot_base.xacro檔案

檔案的前兩行是每個xacro檔案必須包含的。

接下來，我們定義機器人經常用到的值，使用變量進行定義，主要包括常用的參數和機器人屬性，比如機器人主體圓柱體的半徑大小、高度大小，差動輪圓柱體的半徑大小、高度大小以及支撐輪圓柱體的半徑大小、高度大小；

然後定義yellow、black、gray三種顔色；

通過宏定義機器人差動輪和支撐輪，友善代碼複用。

最後定義機器人主體。

3、建立robot_camera.xacro檔案

在xacro檔案下，建立robot_camera.xacro檔案，檔案内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="camera">
    <xacro:macro name="usb_camera" params="prefix:=camera">
        <link name="${prefix}_link">
            <visual>
                <origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <box size="0.01 0.04 0.04" />
                </geometry>
                <material name="black"/>
            </visual>
        </link>
    </xacro:macro>
</robot>

4、解釋robot_camera.xacro檔案

目前，隻是定義了攝像頭的外觀，攝像頭屬性通過插件來進行定義的。

5、建立robot_lidar.xacro檔案

在xacro檔案下，建立robot_lidar.xacro檔案，檔案内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="lidar">
	<xacro:macro name="hokuyo_lidar" params="prefix:=lidar">
			<link name="hokuyo_link">
	    		<collision>
	      			<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
	      			<geometry>
						<box size="0.1 0.1 0.1"/>
	     			</geometry>
	    		</collision>
	    		<visual>
	      			<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
	      			<geometry>
	        			<mesh filename="package://mbot_sim/meshes/hokuyo.dae"/>
	      			</geometry>
	    		</visual>
	    		<inertial>
	      			<mass value="1e-5" />
	      			<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
	      			<inertia ixx="1e-6" ixy="0" ixz="0" iyy="1e-6" iyz="0" izz="1e-6" />
	    		</inertial>
	  		</link>
	</xacro:macro>
</robot>

6、解釋robot_lidar.xacro檔案

定義了日本北洋hokuyo雷射雷達，可以看到其中使用了hokuyo.dae檔案。需要将usr/share/gazebo-9/models/hokuyo/目錄中的meshes檔案夾整體複制到我們的功能包mbot_sim下面。

7、建立robot.xacro檔案

在xacro檔案下，建立robot.xacro檔案，檔案内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="arm" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

    <xacro:include filename="$(find mbot_sim)/urdf/xacro/robot_base.xacro" />
    <xacro:include filename="$(find mbot_sim)/urdf/xacro/robot_camera.xacro" />
    <xacro:include filename="$(find mbot_sim)/urdf/xacro/robot_lidar.xacro" />

    <xacro:property name="camera_offset_x" value="0.17" />
    <xacro:property name="camera_offset_y" value="0" />
    <xacro:property name="camera_offset_z" value="0.10" />
    <xacro:property name="lidar_offset_x" value="-0.17" />
    <xacro:property name="lidar_offset_y" value="0" />
    <xacro:property name="lidar_offset_z" value="0.10" />
    
    <mbot_base/>
    
    <joint name="camera_joint" type="fixed">
        <origin xyz="${camera_offset_x} ${camera_offset_y} ${camera_offset_z}" rpy="0 0 0" />
        <parent link="base_link"/>
        <child link="camera_link"/>
    </joint>
    <xacro:usb_camera prefix="camera"/>

    <joint name="lidar_joint" type="fixed">
        <origin xyz="${lidar_offset_x} ${lidar_offset_y} ${lidar_offset_z}" rpy="0 0 0" />
        <parent link="base_link"/>
        <child link="lidar_link"/>
    </joint>
    <xacro:hokuyo_lidar prefix="lidar"/>

</robot>

8、解釋robot.xacro檔案

該檔案直接調用了前面兩個檔案中定義的宏，對機器人進行顯示設定,包含主體、輪子、攝像頭和雷射雷達。

三、launch啟動檔案

1、建立robot.launch檔案

在launch檔案下，建立robot.launch檔案，檔案内容如下：

<launch>
    <arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_sim)/urdf/xacro/robot.xacro'" />
    <arg name="gui" default="true" />

    <param name="robot_description" command="$(arg model)" />

    <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>

    <node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" />

    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />

    <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_sim)/cfg/robot.rviz" required="true" />

</launch>

2、運作robot.launch

指令如下：

roslaunch mbot_sim robot.launch

效果如下：

ROS學習（八）通過xacro自定義移動機器人模型前言一、建立編譯功能包二、xacro檔案三、launch啟動檔案四、rviz顯示總結

四、rviz顯示

同上一篇介紹，添加RobotModel後，效果如下：

ROS學習（八）通過xacro自定義移動機器人模型前言一、建立編譯功能包二、xacro檔案三、launch啟動檔案四、rviz顯示總結

拖動右側插件的滾動條，可以看到輪子的轉動。

總結

該篇建立了一個移動機器人模型，添加了雷射雷達，添加了攝像頭，但攝像頭隻有外觀沒有設定屬性，沒有添加實體屬性和碰撞屬性。下一篇我們添加這些屬性并嘗試利用gazebo實作移動機器人在ROS系統中的仿真。

ROS學習（八）通過xacro自定義移動機器人模型前言一、建立編譯功能包二、xacro檔案三、launch啟動檔案四、rviz顯示總結

文章目錄

前言

一、建立編譯功能包

二、xacro檔案

1、建立robot_base.xacro檔案

2、解釋robot_base.xacro檔案

3、建立robot_camera.xacro檔案

4、解釋robot_camera.xacro檔案

5、建立robot_lidar.xacro檔案

6、解釋robot_lidar.xacro檔案

7、建立robot.xacro檔案

8、解釋robot.xacro檔案

三、launch啟動檔案

1、建立robot.launch檔案

2、運作robot.launch

四、rviz顯示

總結

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