构建可移动机器人模型

目标：学习如何在 URDF 中定义可移动关节。

教程级别：中级

时间：10 分钟

在本教程中，我们将修改在上一个教程中创建的 R2D2 模型，使其具有可移动的关节。在上一个模型中，所有关节都是固定的。现在我们将探索其他三种重要的关节类型：连续关节、旋转关节和棱柱关节。

ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=urdf/06-flexible.urdf

但是现在这也会弹出一个 GUI，允许您控制所有非固定关节的值。玩一下模型，看看它是如何移动的。然后，我们可以看看我们是如何实现这一点的。

The Head 

<joint name="head_swivel" type="continuous">
  <parent link="base_link"/>
  <child link="head"/>
  <axis xyz="0 0 1"/>
  <origin xyz="0 0 0.3"/>
</joint>

身体和头部之间的连接是一个连续关节，这意味着它可以呈现从负无穷到正无穷的任何角度。轮子也是这样建模的，这样它们就可以永远向两个方向滚动。

我们唯一需要添加的附加信息是旋转轴，这里由 xyz 三元组指定，它指定头部将围绕其旋转的向量。因为我们希望它绕着 z 轴旋转，所以我们指定向量“0 0 1”。

夹钳 

<joint name="left_gripper_joint" type="revolute">
  <axis xyz="0 0 1"/>
  <limit effort="1000.0" lower="0.0" upper="0.548" velocity="0.5"/>
  <origin rpy="0 0 0" xyz="0.2 0.01 0"/>
  <parent link="gripper_pole"/>
  <child link="left_gripper"/>
</joint>

左右夹持关节均被建模为旋转关节。这意味着它们以与连续关节相同的方式旋转，但它们有严格的限制。因此，我们必须包含限制标签，指定关节的上限和下限（以弧度为单位）。我们还必须为该关节指定最大速度和力，但实际值对于我们的目的而言并不重要。

夹持臂 

<joint name="gripper_extension" type="prismatic">
  <parent link="base_link"/>
  <child link="gripper_pole"/>
  <limit effort="1000.0" lower="-0.38" upper="0" velocity="0.5"/>
  <origin rpy="0 0 0" xyz="0.19 0 0.2"/>
</joint>

夹臂是一种不同类型的关节，即棱柱关节。这意味着它沿轴移动，而不是绕轴移动。这种平移运动使我们的机器人模型能够伸展和缩回其夹臂。棱柱臂的极限与旋转关节的指定方式相同，只是单位是米，而不是弧度。

其他类型的关节 

还有两种在空间中移动的关节。棱柱关节只能沿一个维度移动，而平面关节可以在平面或两个维度上移动。此外，浮动关节不受约束，可以在三个维度中的任何一个维度上移动。这些关节不能仅用一个数字指定，因此不包含在本教程中。

指定姿势 

当您在 GUI 中移动滑块时，模型会在 Rviz 中移动。这是如何做到的？首先，GUI 解析 URDF 并找到所有非固定关节及其限值。然后，它使用滑块的值发布 sensor_msgs/msg/JointState 消息。然后，robot_state_publisher 使用这些消息来计算不同部分之间的所有变换。然后使用生成的变换树在 Rviz 中显示所有形状。

下一步 

现在您有一个可见的功能模型，您可以：doc：添加一些物理属性，或：doc：开始使用 xacro 简化您的代码。

构建可移动机器人模型

The Head

夹钳

夹持臂

其他类型的关节

指定姿势

下一步