ROS探索总结(二十三)——解读URDF
Unified Robot Description Format,统一机器人描述格式,简称为URDF。ROS中的urdf功能包包含一个URDF的C++解析器,URDF文件使用XML格式描述机器人模型。
1 URDF语法规范
2 组件
URDF由一些不同的功能包和组件组成,下图描述了这些组件之间的联系。
3 URDF教程
如下图所示,本节将创建一个如下图所示结构的机器人模型。
3.1 基础模型
上图所示是一个树形机器人模型,我们先从机器人的整体结构出发,不考虑过多的细节,可以将机器人通过如下的URDF表示:
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
</joint>
</robot>
上边的URDF模型定义了机器人的4个环节(link),然后定义了三个关节(joint)来描述环节之间的关联。
ROS为用户提供了一个检查URDF语法的工具:
$ sudo apt-get install liburdfdom-tools
安装完毕后,执行检查:
check_urdf my_robot.urdf
如果一切正常,将会有如下显示:
robot name is: test_robot
---------- Successfully Parsed XML ---------------
root Link: link1 has 2 child(ren)
child(1): link2
child(2): link3
child(1): link4
3.2 添加机器人尺寸
在基础模型之上,我们为机器人添加尺寸大小。由于每个环节的参考系都位于该环节的底部,关节也是如此,所以在表示尺寸大小时,只需要描述其相对于连接的关节的相对位置关系即可。URDF中的<origin>域就是用来表示这种相对关系。
例如,joint2相对于连接的link1在x轴和y轴都有相对位移,而且在x轴上还有90度的旋转变换,所以表示成<origin>域的参数就如下所示:
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
为所有关节应用尺寸:
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
<origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
<origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
</joint>
</robot>
再次使用check_urdf检查通过后继续下一步。
3.3 添加运动学参数
如果我们为机器人的关节添加旋转轴参数,那么该机器人模型就可以具备基本的运动学参数。
例如,joint2围绕正y轴旋转,可以表示成:
<axis xyz="0 1 0" />
同理,joint1的旋转轴是:
<axis xyz="-0.707 0.707 0" />
应用到我们的URDF中:
<robot name="test_robot">
<link name="link1" />
<link name="link2" />
<link name="link3" />
<link name="link4" />
<joint name="joint1" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link2"/>
<origin xyz="5 3 0" rpy="0 0 0" />
<axis xyz="-0.9 0.15 0" />
</joint>
<joint name="joint2" type="continuous">
<parent link="link1"/>
<child link="link3"/>
<origin xyz="-2 5 0" rpy="0 0 1.57" />
<axis xyz="-0.707 0.707 0" />
</joint>
<joint name="joint3" type="continuous">
<parent link="link3"/>
<child link="link4"/>
<origin xyz="5 0 0" rpy="0 0 -1.57" />
<axis xyz="0.707 -0.707 0" />
</joint>
</robot>
便忘记使用check_urdf检查语法错误。
3.4 图形化显示URDF模型
我们现在已经完成了一个简单的URDF模型创建,ROS提供了相应的工具可以让URDF图像化显示出来。
$ urdf_to_graphiz my_robot.urdf
然后打开生成的pdf文件,即可看到图形化的URDF:
4 示例
参见:Example
5 调试工具
5.1 验证工具
上文已经提到了URDF语法检查工具check_urdf,在indigo版本的ROS中,执行如下命令即可:
rosrun urdfdom check_urdf /tmp/pr2.urdf
检查结果如下:
5.2 可视化工具
上文同样提到的URDF可视化工具urdf_to_graphiz,在indigo版本额ROS中属于liburdfdom-tools包中的一个工具,可以使用如下命令安装:
sudo apt-get install liburdfdom-tools
可视化工具的使用方法:
urdf_to_graphiz pr2.urdf
结果如下所示:
参考链接
1、urdf功能包:http://wiki.ros.org/urdf
2、urdf语法规范:http://wiki.ros.org/urdf/XML
3、urdf教程:http://wiki.ros.org/urdf/Tutorials
4、urdf示例:http://wiki.ros.org/urdf/Examples


sunanger
大师你好,我有一个问题,一直困扰着,ros是基于自己写的urdf文件来完成一些运动学的控制,但实际硬件机器人与自己写的urdf文件间是存在一些误差的,ros里边是怎样来校正这两个间的误差的呢?谢谢。
古月
@sunanger 如果你需要用URDF模型进行仿真,确实和真实机器人存在误差,仿真永远不能等于真实,只能通过完善模型逼近真实而已。如果你只是用URDF模型做显示,那么模型只是将真实机器人的状态以可视化的形式呈现出来而已。你说的运动学控制应该属于第一种情况,基于模型的算法和ROS本身没有关系,ROS只是提供了URDF这种建模工具,功能比较强大,但也绝对不是万能的。
yan
您好,我出现的问题是urdfdom notfound,好像是我少下了一个包,不知道是哪个包呢,网上也搜不到
古月
@yan 用这个安装:
sudo apt-get install liburdfdom-tools
yan
@古月 这个包我两台电脑都下载了,但是还是出现urdfdom notfound,在一台电脑上我下了那个包就没有出现问题,另一台上忘了要下哪个包就出现这个问题了
yan
@古月 顺便问一下,urdf代码中link内容和joint内容位置可以交换吗,有没有编写的先后之分
古月
@yan 不用package,直接用这个命令试一下:check_urdf my_robot.urdf
link和joint的位置可以交换的,没有先后之分
yan
@古月 照你说的做,然后也出现了ERROR: Model Parsing the xml failed,我改了一下urdf文件后就弄好了,非常感谢
yan
@古月 文件倒是正常的,但是运行rosrun urdfdom check_urdf /tmp/pr2.urdf这里还是出现了[rospack] Error:package 'urdfdom' not found。。。
yan
@yan 再请问一下,srdf的作用是什么呢
古月
@yan 也是机器人模型的一种描述格式,在某些功能包中需要,比如moveit
古月
@yan urdfdom功能包在某些ROS版本中没有,改成了check_urdf命令,两种方法是一样的。
yan
@古月 这样啊,我懂了,十分感谢
孔维霞
Error: Error document empty.
at line 72 in /build/buildd/urdfdom-0.2.10+dfsg/urdf_parser/src/model.cpp
ERROR: Model Parsing the xml failed
您好,这个错误是什么意思啊
古月
@孔维霞 模型文件有问题,仔细检查一下urdf文件是不是问题
程涛生
@孔维霞 请问这个问题解决了吗?我也遇到这种情况,求解,谢谢
程涛生
@孔维霞 请问这个问题解决了吗?我也遇到这种情况,求解,谢谢
😀
贾
@程涛生 你好,我也是这个问题,你解决了吗?请问怎么解决的,谢谢
古月
@贾 参考一下这两个:
https://answers.ros.org/question/215648/dont-understand-how-to-parse-urdf-file/?answer=215660#post-id-215660
http://www.roswiki.com/read.php?tid=383
李响
[ERROR] [1493085521.336593342]: Error retrieving file [file:///home/cx/catkin_ws/src/Basic1/meshes/base_link.stl]: Couldn't open file /home/cx/catkin_ws/src/Basic1/meshes/base_link.stl
[ERROR] [1493085521.372680776]: Could not load model 'package://Basic1/meshes/base_link.stl' for link 'base_link': OGRE EXCEPTION(6:FileNotFoundException): Cannot locate resource package://Basic1/meshes/base_link.stl in resource group Autodetect or any other group. in ResourceGroupManager::openResource at /build/buildd/ogre-1.8-1.8.1+dfsg/OgreMain/src/OgreResourceGroupManager.cpp (line 756)
........后面都是类似的错误显示
但是我的Basic1文件夹下的meshes文件夹里面有base_link_STL等文件
请问如何解决这个问题呢,谢谢
古月
@李响 这个问题我不太清楚,参考一下:
http://answers.ros.org/question/39116/bug-mesh-file-path-in-urdf-cannot-locate-resource-file/
https://github.com/ros-visualization/rviz/issues/913
https://answers.cosrobotics.org/question/1180/shi-yong-solidworkszhuan-urdfhou-zai-rvizxian-shi-bu-zheng-que-ti-shi-zhao-bu-dao-mou-wen-jian-ju-ti-ru-xia/?answer=1181
李响
您好!请问,我用RVIZ直接打开urdf,只显示tf变换,不显示机器人模型怎么解决?用RVIZ打开setup_saaistant配置好的demo.launch文件也一样。urdf文件是我用solidworks用官方的插件转的
古月
@李响 有没有在rviz中加入robotmodel
hymwgk
@李响 你好 請問這個問題你解決了麼,查的頭疼
Watermelon
您好,我刚学完新手教程,请问下我应该把my_robot.urdf这个文件放到哪个文件夹里?还要进行其他的操作吗?比如说修改cmake? 为什么我运行check_urdf my_robot.urdf命令时,显示
Error document empty.
at line 72 in /build/buildd/urdfdom-0.2.10+dfsg/urdf_parser/src/model.cpp
ERROR: Model Parsing the xml failed
古月
@Watermelon 你好,如果不指定路径,check_urdf命令会搜索当前文件夹下的urdf文件,不用修改cmake
Ale
@Watermelon 你好!我运行check_urdf报同样的错误,你是怎么解决的呢
峰
@Ale 你好,当初这个是怎么解决的呢
峰
@Watermelon 你好,当初这个是怎么解决的呢
Aaron
@峰 请问解决了么?遇到同样的问题
王方
🙄 加油!