深圳十大网站建设公司,资源链接搜索引擎,百度云盘登录入口,wordpress去掉标签前缀创建自己的URDF文件 1.1创建树形结构文件 在这部分教程中要创建的将是下面的图形所描述的机器人的urdf文件 图片中这个机器人是一个树形结构的。让我们开始非常简单的创建这个树型结构的描述文件#xff0c;不用担心维度等的问题。创建一个my_robot.urdf文件#xff0c;内容如…创建自己的URDF文件 1.1创建树形结构文件 在这部分教程中要创建的将是下面的图形所描述的机器人的urdf文件 图片中这个机器人是一个树形结构的。让我们开始非常简单的创建这个树型结构的描述文件不用担心维度等的问题。创建一个my_robot.urdf文件内容如下
robot nametest_robotlink namelink1 /link namelink2 /link namelink3 /link namelink4 /joint namejoint1 typecontinuousparent linklink1/child linklink2//jointjoint namejoint2 typecontinuousparent linklink1/child linklink3//jointjoint namejoint3 typecontinuousparent linklink3/child linklink4//joint
/robot
所以这里是仅仅创建了一个非常简单的结构。现在我们来看一看我们能否解读这个文件。可以使用一些简单的命令行工具来检查你的语法是否正确。 需要安装urdfdom作为一个上游的ROS独立包
sudo apt-get install liburdfdom-tools
现在运行检查命令基于indigo
check_urdf my_robot.urdf
如果一切顺利的话将会看到的是 1.2添加坐标系维度信息 现在有了一个基本的树形结构让我们来添加合适的坐标系信息。如你在图片中看到的每一个连接的参考系都在连接的底部而且关节的参考系是完全相同的。所以要添加维度到我们的树上我们要确认的就是从一个连接到自己子连接的关机的偏移量。为了完成这一部分我们将会为每一个关节添加. 比如我们来看第二个关节。joint2是link1在Y方向上的偏移在X轴负方向上有一点点偏移而且绕Z轴旋转了90度所以我们需要添加下面的元素。
origin xyz”-2 5 0” rpy”0 0 1.57” /
在每一个关节重复这一改变这个urdf文件看起来就是这样子的
robot nametest_robotlink namelink1 /link namelink2 /link namelink3 /link namelink4 /joint namejoint1 typecontinuousparent linklink1/child linklink2/origin xyz5 3 0 rpy0 0 0 //jointjoint namejoint2 typecontinuousparent linklink1/child linklink3/origin xyz-2 5 0 rpy0 0 1.57 //jointjoint namejoint3 typecontinuousparent linklink3/child linklink4/origin xyz5 0 0 rpy0 0 -1.57 //joint
/robot
更新你的my_robot.urd文件并通过解析器运行它。
check_urdf my_robot.urdf
1.3 完成运动学部分 我们现在还不确定的部分就是关节绕着哪个轴旋转。一旦我们添加了这个部分我们实际上有了这个机器人完整的运动学模型。我们要做的就是添加元素到每一个joint中。axis确定在局部的旋转轴。 所以如果你看joint2你会看到它是绕着Y轴正方向旋转。所以需要简单添加下面的内容到关节元素中
axis xyz”0 1 0” /
相似的需要向joint1中添加下面的内容
axis xyz”-0.707 0.707 0” /
如果向所有关节中添加了这一元素的话这个urdf文件看起来就是下面这样的
robot nametest_robotlink namelink1 /link namelink2 /link namelink3 /link namelink4 /joint namejoint1 typecontinuousparent linklink1/child linklink2/origin xyz5 3 0 rpy0 0 0 /axis xyz-0.9 0.15 0 //jointjoint namejoint2 typecontinuousparent linklink1/child linklink3/origin xyz-2 5 0 rpy0 0 1.57 /axis xyz-0.707 0.707 0 //jointjoint namejoint3 typecontinuousparent linklink3/child linklink4/origin xyz5 0 0 rpy0 0 -1.57 /axis xyz0.707 -0.707 0 //joint
/robot
更新你的my_robot.urdf文件并用解析器运行它
check_urdf my_robot.urdf
到这里为止你就创建了你的第一个URDF机器人描述。现在你可以尝试用graphiz将你的URDF可视化。
urdf_to_graphiz my_robot.urdf
打开产生的文件比如用evince test_robot.pdf
解析一个URDF文件 2.1解析一个URDF文件 首先我们创建一个依赖于urdf解析器的包。$ cd ~/catkin_ws/src$ catkin_create_pkg testbot_description urdf$ cd testbot_description
现在我们来创建一个urdf文件夹来存储我们刚刚创建的urdf文件。
mkdir urdf
按照一般的惯例urdf文件是在一个名为MYROBOT_description的包中它的标准的子文件夹还包括有/meshes, /media 和/cd就像是下面这样
/MYROBOT_descriptionpackage.xmlCMakeLists.txt/urdf/meshes/materials/cad
接下来将我们创建的my_robot.urdf拷贝到我们刚刚创建的文件夹中。 $ cp /path/to/.../testbot_description/urdf/my_robot.urdf
创建一个src文件夹并创建src/parser.cpp文件
#include urdf/model.h
#include ros/ros.hint main(int argc, char** argv){ros::init(argc, argv, my_parser);if (argc ! 2){ROS_ERROR(Need a urdf file as argument);return -1;}std::string urdf_file argv[1];urdf::Model model;if (!model.initFile(urdf_file)){ROS_ERROR(Failed to parse urdf file);return -1;}ROS_INFO(Successfully parsed urdf file);return 0;
}
真正的动作是发生在 urdf::Model model; if (!model.initFile(urdf_file)){这两行。如果URDF文件能够成功解析的话initFile方法返回true。 然后我们来尝试运行这个程序首先向CmakeList.txt文件中添加这两行
add_executable(parser src/parser.cpp)
target_link_libraries(parser ${catkin_LIBRARIES})
构建你的包并运行它 $ catkin_make$ .path/parser pathmy_robot.urdf# ./devel/lib/robot_description/parser /src/robot_description/urdf/my_robot.urdf (for example)
输出应该看起来是这样的
[ INFO] 1254520129.560927000: Successfully parsed urdf file
现在可以看一下code APIhttp://docs.ros.org/api/urdf/html/来看看如何使用你刚刚创建的URDF模型。一个很好的URDF模型类的例子在https://github.com/ros-visualization/rviz/blob/groovy-devel/src/rviz/robot/robot.cpp - 在自己的机器人上使用robot state publisher 这部分教程将解释如何使用机器人状态发布者来发布机器人状态到tf。 当你的机器人是有很多关联坐标系的机器人时把它们全部发布到tf也是一项相当可观的任务。robot state publisher是一个可以帮助你处理这项任务的工具。 robot state publisher帮助你把你的机器人状态发布到tf转换库中。robot state publisher内部有一个机器人的运动学模型所以给定机器人位置robot state publisher能够计算和发布机器人每一个link的3D位姿。 你可以用robot state publisher作为一个单独的节点或者一个库。 3.1 作为一个单独的ROS节点运行 3.1.1 robot_state_publisher 运行机器人状态发布者最简单的方式就是作为一个节点运行。对于一般使用者来说我们推荐这样使用。你需要两样东西来运行机器人状态发布者 - 一个从Parameter Server下载的urdf xml机器人描述。 - 一个将关节位置用sensor_msgs/JointState格式发布的源。 如何为robot_state_publisher配置参数和主题请阅读下面的部分。 3.1.1.1 订阅的主题 joint_states(sensor_msgs/JointState) 关节位置信息 3.1.1.2 参数 robot_description(urdf map) urdf xml机器人描述。这可以通过urdf_model::initParam来完成。 tf_prefix(string) 为命名空间发布变化设置tf前缀。 publish_frequency(double) 状态发布者的发布频率默认50赫兹。 3.1.2 例子launch文件 一旦已经设置了XML机器人描述文件和一个关节位置信息源文件简单创建一个launch文件如下 launchnode pkgrobot_state_publisher typerobot_state_publisher namerob_st_pub remap fromrobot_description todifferent_robot_description /remap fromjoint_states todifferent_joint_states //node/launch
3.2 作为一个库运行 高级用户也可以将机器人状态发布者在他们自己的C代码中作为一个库来使用。在你包含了头文件之后:
#include robot_state_publisher/robot_state_publisher.h
你需要的就是一个采用了KDL树的构造函数
RobotStatePublisher(const KDL::Tree tree);
现在每次你想要发布你的机器人状态你调用publishTransform函数即可
//publish moving joints
void publishTransforms(const std::mapstd::string, double joint_positions, const ros::Time time):
//publish fixed joints
void publishFixedTransforms();
第一个变量是一个关节名称和关节位置的map第二个参数是关节位置记录的时间。如果这个map不包括所有的关节名称也是没有问题的。如果这个map包含了一些关节名称而这些关节名称不是运动模型的一部分也是没有问题的。要是注意如果你不告诉关节状态发布者你运动模型的一些关节你的tf树将不能完成。 4.开始使用KDL解析器 4.1 构建KDL解析器
rosdep install kdl_parser
这条命令将会安装kdl_parser所有的外部依赖包。构建包运行
rosmake kdl_parser
4.2 使用你的代码 首先添加KDL解析器作为一个依赖包到你的package.xml文件中
package...depend packagekdl_parser /.../package
在你的C代码开始阶段添加KDL解析器包括下面的文件
#include kdl_parser/kdl_parser.hpp
现在有不同的方法来继续进行你可以从一个urdf用多种方法构建一个KDL树。 4.2.1从一个文件 KDL::Tree my_tree;if (!kdl_parser::treeFromFile(filename, my_tree)){ROS_ERROR(Failed to construct kdl tree);return false;}
创建PR2的urdf文件运行下面的命令
rosrun xacro xacro.py rospack find pr2_description/robots/pr2.urdf.xacro pr2.urdf
4.2.2 从一个参数服务器 KDL::Tree my_tree;ros::NodeHandle node;std::string robot_desc_string;node.param(robot_description, robot_desc_string, string());if (!kdl_parser::treeFromString(robot_desc_string, my_tree)){ROS_ERROR(Failed to construct kdl tree);return false;}
4.2.3 从一个xml元素
KDL::Tree my_tree;TiXmlDocument xml_doc;xml_doc.Parse(xml_string.c_str());xml_root xml_doc.FirstChildElement(robot);if (!xml_root){ROS_ERROR(Failed to get robot from xml document);return false;}if (!kdl_parser::treeFromXml(xml_root, my_tree)){ROS_ERROR(Failed to construct kdl tree);return false;}
4.2.4 从一个URDF模型 KDL::Tree my_tree;urdf::Model my_model;if (!my_model.initXml(....)){ROS_ERROR(Failed to parse urdf robot model);return false;}if (!kdl_parser::treeFromUrdfModel(my_model, my_tree)){ROS_ERROR(Failed to construct kdl tree);return false;}
关于更多地细节可以参考API文档http://docs.ros.org/api/kdl_parser/html/namespacekdl__parser.html 5.用robot_state_publisher使用URDF 这部分教程完整的机器人URDF模型使用robot_state_publisher的例子。首先我们创建所有URDF模型的需要的部分。然后我们写一个节点来发布关键状态和转换信息。最后我们运行所有的部分。 5.1 创建URDF文件 这里有一个7自由度的接近R2-D2的模型。
robot namer2d2link nameaxisinertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualorigin xyz0 0 0 rpy1.57 0 0 /geometrycylinder radius0.01 length.5 //geometrymaterial namegraycolor rgba.2 .2 .2 1 //material/visualcollisionorigin xyz0 0 0 rpy1.57 0 0 /geometrycylinder radius0.01 length.5 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linklink nameleg1inertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualorigin xyz0 0 -.3 /geometrybox size.20 .10 .8 //geometrymaterial namewhitecolor rgba1 1 1 1//material/visualcollisionorigin xyz0 0 -.3 /geometrybox size.20 .10 .8 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linkjoint nameleg1connect typefixedorigin xyz0 .30 0 /parent linkaxis/child linkleg1/
/jointlink nameleg2inertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualorigin xyz0 0 -.3 /geometrybox size.20 .10 .8 //geometrymaterial namewhitecolor rgba1 1 1 1//material/visualcollisionorigin xyz0 0 -.3 /geometrybox size.20 .10 .8 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linkjoint nameleg2connect typefixedorigin xyz0 -.30 0 /parent linkaxis/child linkleg2/
/jointlink namebodyinertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualorigin xyz0 0 -0.2 /geometrycylinder radius.20 length.6//geometrymaterial namewhite//visualcollisionorigin xyz0 0 0.2 /geometrycylinder radius.20 length.6//geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linkjoint nametilt typerevoluteparent linkaxis/child linkbody/origin xyz0 0 0 rpy0 0 0 /axis xyz0 1 0 /limit upper0 lower-.5 effort10 velocity10 /
/jointlink nameheadinertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualgeometrysphere radius.4 //geometrymaterial namewhite //visualcollisionorigin/geometrysphere radius.4 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linkjoint nameswivel typecontinuousorigin xyz0 0 0.1 /axis xyz0 0 1 /parent linkbody/child linkhead/
/jointlink namerodinertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualorigin xyz0 0 -.1 /geometrycylinder radius.02 length.2 //geometrymaterial namegray //visualcollisionorigin/geometrycylinder radius.02 length.2 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/linkjoint nameperiscope typeprismaticorigin xyz.12 0 .15 /axis xyz0 0 1 /limit upper0 lower-.5 effort10 velocity10 /parent linkhead/child linkrod/
/jointlink nameboxinertialmass value1/inertia ixx100 ixy0 ixz0 iyy100 iyz0 izz100 /origin//inertialvisualgeometrybox size.05 .05 .05 //geometrymaterial nameblue color rgba0 0 1 1 //material/visualcollisionorigin/geometrybox size.05 .05 .05 //geometrycontact_coefficients mu0 kp1000.0 kd1.0//collision
/link
joint nameboxconnect typefixedorigin xyz0 0 0 /parent linkrod/child linkbox/
/joint/robot
5.2 发布状态 现在我们需要一个方法来确定机器人是在哪个状态下。为了完成这个目标我们必须确定所有三个关节和全部的里程。从创建一个包开始
cd %TOP_DIR_YOUR_CATKIN_WS%/src
catkin_create_pkg r2d2 roscpp rospy tf sensor_msgs std_msgs
然后打开编辑器添加下面的内容到src/state_publisher.cpp文件中
#include string
#include ros/ros.h
#include sensor_msgs/JointState.h
#include tf/transform_broadcaster.hint main(int argc, char** argv) {ros::init(argc, argv, state_publisher);ros::NodeHandle n;ros::Publisher joint_pub n.advertisesensor_msgs::JointState(joint_states, 1);tf::TransformBroadcaster broadcaster;ros::Rate loop_rate(30);const double degree M_PI/180;// robot statedouble tilt 0, tinc degree, swivel0, angle0, height0, hinc0.005;// message declarationsgeometry_msgs::TransformStamped odom_trans;sensor_msgs::JointState joint_state;odom_trans.header.frame_id odom;odom_trans.child_frame_id axis;while (ros::ok()) {//update joint_statejoint_state.header.stamp ros::Time::now();joint_state.name.resize(3);joint_state.position.resize(3);joint_state.name[0] swivel;joint_state.position[0] swivel;joint_state.name[1] tilt;joint_state.position[1] tilt;joint_state.name[2] periscope;joint_state.position[2] height;// update transform// (moving in a circle with radius2)odom_trans.header.stamp ros::Time::now();odom_trans.transform.translation.x cos(angle)*2;odom_trans.transform.translation.y sin(angle)*2;odom_trans.transform.translation.z .7;odom_trans.transform.rotation tf::createQuaternionMsgFromYaw(angleM_PI/2);//send the joint state and transformjoint_pub.publish(joint_state);broadcaster.sendTransform(odom_trans);// Create new robot statetilt tinc;if (tilt-.5 || tilt0) tinc * -1;height hinc;if (height.2 || height0) hinc * -1;swivel degree;angle degree/4;// This will adjust as needed per iterationloop_rate.sleep();}return 0;
}
5.3 Launch文件 这个launch文件假设你正在使用的包名称为“r2d2”节点名称为“state_publisher”你已经保存了上面的urdf文件到r2d2包中
launchparam namerobot_description commandcat $(find r2d2)/model.xml /node namerobot_state_publisher pkgrobot_state_publisher typestate_p-ublisher /node namestate_publisher pkgr2d2 typestate_publisher /
/launch
5.4 查看结果 首先我们应该编辑一下我们上面的代码所在的Cmake.txt文件。确认添加tf依赖。
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs tf)
注意roscpp是用来解析我们编写和产生的state_publisher节点的代码。也需要添加下面的内容到Cmakelists.txt文件的末尾以用来产生state_publisher节点
include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
add_executable(state_publisher src/state_publisher.cpp)
target_link_libraries(state_publisher ${catkin_LIBRARIES})
现在运行这个包 现在我们应该到工作空间文件夹下构建包
catkin_make
roslaunch r2d2 display.launch
在一个新的终端中运行rviz
rosrun rviz rviz
选择odom作为你的固定坐标系。然后选择”Add Display“并添加一个机器人模型显示和一个TF显示。
