ROS仿真机器人学习笔记二：创建4轮小车模型及相关xraco文件修改

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例如：第一章 Python 机器学习入门之pandas的使用

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前言

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跟着上一节博主的教程，可以把ROS内的机器人仿真大概走一遍。不过大家最好还是在一个性能比较好的机器上运行，后来我把虚拟机拷贝到了台式机，运行起来顺畅多了。
下面就准备根据自己的模型在走一遍。
我自己的模型是一个四轮小车的模型，四个驱动轮。原来的模式是双驱动轮圆形的差速底盘。所以第一步就是来制作描述机器人模型的XACRO文件。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、构建新的XACRO文件

XACRO文件是URDF文件的一个优化版本，可以根据URDF文件修改而来，而URDF文件也可以从SOLIDWORKS来导入，那么感觉起来这样的通路很顺畅，但是还是低估了过程。
一个是主要是solidworks本身上手操作需要学习一段时间，而且从solidworks导成URDF有很多细节。后续过程也会相对麻烦。

一个是solidworks的工程实体，不是简单的方块和轮子，存在很多不规则结构，连接件等。这些在导出URDF文件的时候需要进行处理，通常将固定的结构和运动的结构体分开，单独合并。再导出。
第二个在Gazebo的仿真环境中，每个节点都要配置惯性矩阵，如果太复杂那么配置起来就太复杂了。
目前是这么理解的，因此还是简单一点，用矩形和圆形来简单的实现吧。

在原来的工程上修改吧：

1.变圆形底盘为方形底盘

<xacro:property name="base_width" value="0.46"/><xacro:property name="base_length" value="0.66"/><xacro:property name="base_height" value="0.2"/><link name="base_link"><visual><geometry><box size="${base_length} ${base_width} ${base_height}"/></geometry><origin xyz="0 0 ${base_height/2 + earth_space}" rpy="0 0 0"/><material name="yellow"><color rgba="0.5 0.3 0.0 0.5"/></material></visual></link>

定义BOX类型的长宽高三个变量，然后复制模板过来就可以了。主要的是origin的z坐标，如果是0的话，RVIZ里面就会看到机器人在地平线以下了。

2.设置左右4个轮子

<!-- 驱动轮 --><!-- 驱动轮属性 --><xacro:property name="wheel_radius" value="0.084"/><!-- 半径 --><xacro:property name="wheel_length" value="0.05"/><!-- 宽度 --><xacro:property name="wheel_x" value="0.18"/><xacro:property name="wheel_y" value="0.18"/><!-- 驱动轮宏实现 --><xacro:macro name="add_wheels" params="name flag flag1"><link name="${name}_wheel"><visual><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/></geometry><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="${PI / 2} 0.0 0.0"/><material name="black"/></visual></link><joint name="${name}_wheel2base_link" type="continuous"><parent link="base_link"/><child link="${name}_wheel"/><origin xyz="${flag1 * wheel_x} ${flag * wheel_y} ${-(earth_space + base_link_length / 2 - wheel_radius) }"/><axis xyz="0 1 0"/></joint></xacro:macro><xacro:add_wheels name="fleft" flag="1" flag1="1"/><xacro:add_wheels name="fright" flag="-1" flag1="1"/><xacro:add_wheels name="rleft" flag="1" flag1="-1"/><xacro:add_wheels name="rright" flag="-1" flag1="-1"/>

原来的轮子宏定义只有1个flag参数来设置左右，这里增加了一个来设置前后。wheel_x wheel_y 是指轮子与中心点的距离，这里四个轮子是居中对称的。

3.设置激光雷达

<!-- 雷达属性 --><xacro:property name="laser_length" value="0.05"/><!-- 雷达长度 --><xacro:property name="laser_radius" value="0.03"/><!-- 雷达半径 --><xacro:property name="laser_x" value="0.2"/><!-- 雷达安装的x坐标 --><xacro:property name="laser_y" value="0.0"/><!-- 雷达安装的y坐标 --><xacro:property name="laser_z" value="0.24"/><!-- 雷达安装的z坐标:支架高度 /2+ 雷达高度 /2--><!-- 雷达关节以及link --><link name="laser"><visual><geometry><cylinder radius="${laser_radius}" length="${laser_length}"/></geometry><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/><material name="black"/></visual></link><joint name="laser2support" type="fixed"><parent link="base_link"/><child link="laser"/><origin xyz="${laser_x} ${laser_y} ${laser_z}"/></joint>

激光雷达这里删除了原来的支撑杆，直接固定到了底盘的上方，这里parent link要记得改为 base_link。不然找不到参考平面了。

二、惯性矩阵设置

1.head.xacro

<xacro:macro name="box_inertia" params="m w h d"><inertial><origin xyz="0 0 0" rpy="${pi/2} 0 ${pi/2}"/><mass value="${m}"/><inertia ixx="${(m/12) * (h*h + d*d)}" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="${(m/12) * (w*w + d*d)}" iyz="0.0" izz="${(m/12) * (w*w + h*h)}"/></inertial></xacro:macro><xacro:macro name="cylinder_inertia" params="m r h"><inertial><origin xyz="0 0 0" rpy="${pi/2} 0 0"/><mass value="${m}"/><inertia ixx="${(m/12) * (3*r*r + h*h)}" ixy ="0" ixz ="0" iyy="${(m/12) * (3*r*r + h*h)}" iyz ="0" izz="${(m/2) * (r*r)}"/></inertial></xacro:macro>

这里在head.xacro增加了两种惯性矩阵宏定义，其实跟上面的一样，也是从别的参考那里复制过来的。分别是计算长方体和圆环的惯性矩阵。

2.修改car_base.xacro

<collision><geometry><box size="${base_length} ${base_width} ${base_height}"/></geometry></collision><xacro:box_inertia m="15" w="${base_width}" d="${base_length}" h="${base_height}"/>

这里跟着操作步骤，在里面增加相应代码就行。

<collision><origin xyz="0 0 0" rpy="${pi/2} 0 0"/><geometry><cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/></geometry></collision><xacro:cylinder_inertia m="0.5" r="${wheel_radius}" h="${wheel_length}"/>

做完这些以后，在Gazebo里看到对应的模型了。

三、运动控制设置

运动控制是在示例的move.xacro问价里面描述。
由于我们的模型是4个轮子，所以首先在原来的基础上增加两个运动轮，并修改名称。

<xacro:joint_trans joint_name="fleft_wheel2base_link"/><xacro:joint_trans joint_name="fright_wheel2base_link"/><xacro:joint_trans joint_name="rleft_wheel2base_link"/><xacro:joint_trans joint_name="rright_wheel2base_link"/>

1.修改运动模型

原来的文件引用的运动模式插件是
libgazebo_ros_diff_drive.so
这个插件适合于双轮差速底盘。这里应该改为：
libgazebo_ros_planar_move.so
四轮差速的模型。
这些插件应该还有很多，这里还没有深入去研究，至少还要包含像是四轮差速带转向的模型。
只有模型匹配了，后面再做导航之类的，效果才最好。
然后按照给的参考修改即可。

<gazebo><plugin name="object_controller" filename="libgazebo_ros_planar_move.so"><updateRate>100.0</updateRate><robotNamespace>/</robotNamespace><leftFrontJoint>fleft_wheel2base_link</leftFrontJoint><rightFrontJoint>fright_wheel2base_link</rightFrontJoint><leftRearJoint>rleft_wheel2base_link</leftRearJoint><rightRearJoint>rright_wheel2base_link</rightRearJoint><wheelSeparation>4</wheelSeparation><wheelDiameter>0.1</wheelDiameter><robotBaseFrame>base_link</robotBaseFrame><torque>1</torque><topicName>cmd_vel</topicName><broadcastTF>0</broadcastTF><odometryTopic>odom</odometryTopic><odometryFrame>odom</odometryFrame></plugin></gazebo>

这样我们的底盘就可以在Gazebo 通过运动指令控制起来了。

总结

提示：这里对文章进行总结：

例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。