机器人xacro设计+gazebo/rviz启动

• 项目需求
• 方案
• • 机器人的本体设计
  • • 机器人本体集成car_gazebo.xacro
    • inertial惯性矩阵 head.xacro
    • 小车底盘base.xacro
    • 摄像头camera.xacro
    • 雷达laser.xacro
  • 机器joint关节控制器+传感器sensor设计
  • • 机器人joint关节控制器move.xacro
    • 摄像头传感器camera_sensor.xacro
    • 雷达传感器laser_sensor.xacro
  • launch文件启动gazebo和rviz
  • • car_gazebo.launch
    • car_rviz.launch

项目需求

创建一个机器人，包含本体、控制器、传感器。在gazebo物理引擎中加载真实世界模型，在rviz通过各种插件查看状态。

方案

首先，看一下整体的项目截图

urdf02_gazebo功能包下面有/config文件夹放置rviz的配置文件，/launch文件夹放置启动文件，/world文件夹放置gazebo的物理世界模型，/xacro文件夹放机器人模型文件，分别在/xacro当前目录下放机器人本体的xacro文件，以及在/xacro/gazebo文件夹下放控制和传感器文件，最终所有的xacro文件都集成进/xacro/car_gazebo.xacro中，即car_gazebo.xacro集成了机器人本体、控制器、传感器，值得注意的是，xacro集成了这么多个不同的 xacro文件，其本质上是将所有的xacro文件复制到一块的，所以不同的xacro文件可写同一个name，反正最终都会复制集成到同一个xacro文件下，car_gazebo.xacro如下所示。

机器人的本体设计

机器人本体集成car_gazebo.xacro

其中第一个head.xacro是计算inertial惯性矩阵的，因为gazebo是需要考虑真实物理引擎的，所以head.xacro里封装了宏（相当于函数，包含函数名和参数），每个宏函数都是标准的物体，如球，圆柱等，传参传入质量，长宽高半径等，宏函数就会自动计算惯性矩阵，宏函数在机器人本体设计直接调用即可。

inertial惯性矩阵 head.xacro

以下是各个机器人本体连杆link的设计，包括小车底盘、摄像头、雷达，其中的inertial惯性矩阵用到了head.xacro的宏函数。

小车底盘base.xacro

     Gazebo/Yellow Gazebo/Red  Gazebo/Red

摄像头camera.xacro

       Gazebo/Blue

雷达laser.xacro

      Gazebo/White      Gazebo/Black

以上是机器人本体的连杆link部件设计，那么小车还需要控制器还有上面的传感器真实引用，关于这部分内容我放在了/gazebo文件下。

机器joint关节控制器+传感器sensor设计

控制器也是通过xacro文件实现，小车动起来主要是通过joint关节传动，比如小车左轮与地盘连接的joint关节，控制关节转动即可，由于小车有两个驱动轮，所以joint驱动也封装成宏函数来实现。

机器人joint关节控制器move.xacro

transmission_interface/SimpleTransmissionhardware_interface/VelocityJointInterfacehardware_interface/VelocityJointInterface1Debugtrue/1truetrue100.0trueleft_wheel2base_link right_wheel2base_link ${base_link_radius * 2} ${wheel_radius * 2} 1301.8cmd_vel odom odom base_footprint 

接下来是传感器的配置，因为机器人本体已经有了camera连杆和laser连杆，所以现在需要给这两个存在的连杆配上传感器，也就是将传感器映射到连杆中。引用方式是gazebo reference=“连杆名”，连杆名在机器人本体连杆文件中，保持一致。

摄像头传感器camera_sensor.xacro

30.0 1.39626341280720R8G8B80.02300gaussian0.00.007true0.0/cameraimage_rawcamera_infocamera0.070.00.00.00.00.0

雷达传感器laser_sensor.xacro

0 0 0 0 0 0true5.53601-330.1030.00.01gaussian0.00.01/scanlaser

好了，终于完成了机器人的整体设计了，现在机器人有了本体，还有了两轮差速控制器，还有了传感器。

接下来就让机器人通过launch文件启动gazebo和rviz中吧。

launch文件启动gazebo和rviz

分别通过launch来启动gazebo和rviz，有启动先后顺序的，因为car_gazebo.xacro先在car_gazebo.launch中加载到参数服务器中，所以要先启动car_gazebo.launch，并且在car_rviz.launch不需要加载car_gazebo.xacro文件，因为car_gazebo.launch已经将其加载参数服务器了。

car_gazebo.launch

car_rviz.launch

参考来源
【Autolabor初级教程】ROS机器人入门
URDF集成Gazebo