4.1.2 Базовый файл URDF / Xacro.

Давайте теперь посмотрим на файл URDF/Xacro, который использовался выше для загрузки блочной модели базы робота. Файл называется base.urdf.xacro и находится в каталоге rbx2_description/urdf/box_robot. Мы рассмотрим файл в разделах начиная сверху:

1     <?xml version="1.0"?>
2     <robot name="base" xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro">

Все файлы URDF / Xacro начинаются с этих двух открывающих тегов. Все после тега будет определять наш компонент, и мы закроем весь файл с завершающим тегом </ robot>.

4     <!-- Define a number of dimensions using properties -->
5     <property name="base_size_x" value="0.30" />
6     <property name="base_size_y" value="0.30" />
7     <property name="base_size_z" value="0.12" />
8     <property name="wheel_length" value="0.02032" />
9     <property name="wheel_radius" value="0.06191" />
10    <property name="wheel_offset_x" value="0.09" />
11    <property name="wheel_offset_y" value="0.17" />
12    <property name="wheel_offset_z" value="-0.038" />
13
14    <property name="PI" value="3.1415" />

Раздел свойств позволяет нам назначать все измерения и смещения переменным, которые затем могут использоваться в остальной части файла. Если изменения будут внесены в робота позднее, просто измените эти значения соответствующим образом. При установке значений свойств учитывайте следующие моменты:

· линейные размеры указаны в метрах

· угловые значения приведены в радианах

· при указании параметров xyz оси координат выровнены по x, указывая направление робота вперед, yуказывает влево, а z указывает вверх. Например, свойство wheel_offset_y выше указывает расстояние, на которое каждое колесо установлено слева или справа от центральной линии робота.

· при назначении параметров вращения rpy (roll, pitch, yaw) параметр roll (r) вращается вокруг оси x, шаг (p) - вокруг оси y, а yaw (y) вращается вокруг оси z.

Чтобы увидеть оси, прикрепленные к базе в RViz, установите значение Alpha для base_link примерно на 0,5, например:

Здесь мы установили значение Alpha равным 0,5 для base_link и отметили поле рядом с Show Axes. RViz всегда использует один и тот же код цвета для осей кадра, прикрепленных к ссылке: красный для оси x, зеленый для y и синий для z.

Теперь вернемся к нашему обсуждению файла base.urdf.xacro. Вот блок для колеса:

16     <!-- define a wheel -->
17     <macro name="wheel" params="suffix parent reflect color">
18     <joint name="${parent}_${suffix}_wheel_joint" type="continuous">
19     <axis xyz="0 0 1" />
20     <limit effort="100" velocity="100"/>
21     <safety_controller k_velocity="10" />
22     <origin xyz="${wheel_offset_x} ${reflect*wheel_offset_y} $
{wheel_offset_z}" rpy="${reflect*PI/2} 0 0" />
23     <parent link="${parent}_link"/>
24     <child link="${parent}_${suffix}_wheel_link"/>
25     </joint>    
26     <link name="${parent}_${suffix}_wheel_link">
27     <visual>
28     <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
29     <geometry>
30     <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>
31     </geometry>
32     <material name="${color}" />
33     </visual>
34     </link>
35     </macro>

Колесо определяется как макрос, так что мы можем использовать его для каждого колеса без повторения XML. Мы не будем подробно описывать синтаксис, так как он уже описан URDF tutorials. Однако обратите внимание на использование параметра reflect, который принимает значения 1 или -1 для левой и правой сторон соответственно и позволяет нам переворачивать колесо и знак смещения y.

37     <!-- The base xacro macro -->
38     <macro name="base" params="name color">
39     <link name="${name}_link">
40     <visual>
41     <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
42     <geometry>
43     <box size="${base_size_x} ${base_size_y} ${base_size_z}" />
44     </geometry>
45     <material name="${color}" />
46     </visual>
47     <collision>
48     <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
49     <geometry>
50     <box size="${base_size_x} ${wheel_offset_y*2 + wheel_length} $
{base_size_z}" />
51     </geometry>
52     </collision>
53     </link>
54     </macro>

Далее мы определим макрос для самой базы. В этом случае мы используем простую прямоугольную геометрию для компонента , включающую параметры, определенные в верхней части файла. Для блока мы определили более широкую рамку для колес. Это обеспечивает запас прочности вокруг робота, чтобы предотвратить попадание колес на препятствия. (Примечание: если колеса вашего робота лежат внутри периметра основания, вы можете просто использовать тот же блок, что и для визуального компонента.)

56     <link name="base_footprint">
57     <visual>
58     <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
59     <geometry>
60     <box size="0.05 0.05 0.001" />
61     </geometry>
62     <material name="TransparentGreen" />
63     </visual>
64     </link>
65
66     <joint name="base_joint" type="fixed">
67     <origin xyz="0 0 ${base_size_z/2 - wheel_offset_z}" rpy="0 0 0" /> 68
<parent link="base_footprint"/>
69     <child link="base_link" />
70     </joint>

Здесь мы определяем ссылку base_footprint и фиксированное соединение, которое определяет ее отношение к base_link. Как объяснено в следующем разделе, роль base_footprint по существу состоит в определении высоты основания над землей. Как вы можете видеть выше, соединение между опорой и основанием поднимает основание на величину, рассчитанную по высоте основания и смещению по оси z колес. Чтобы понять, почему мы должны поднять робота на величину base_size_z / 2, измените Fixed Frame в RViz на /base_link. Если вы используете мышь, чтобы сместить точку обзора так, чтобы вы смотрели на землю почти с ребра, изображение должно выглядеть так:

Обратите внимание, как источник компонента URDF-блока расположен в центре блока; то есть на высоте base_size_z / 2 метра над дном робота. Следовательно, фиксированное соединение между рамкой /base_footprint (которая опирается на землю) и рамкой /base_link должно включать перемещение в направлении z на расстояние base_size_z/2 метра, чтобы поднять дно робота. Наконец, давайте добавим два ведущих колеса к роботу:

72     <!-- Add the drive wheels -->
73     <wheel parent="base" suffix="l" reflect="1" color="Orange"/>
74     <wheel parent="base" suffix="r" reflect="-1" color="Orange"/>

Здесь мы дважды вызываем макрос с параметром reflect, установленным сначала 1 для левого колеса и -1 для правого, чтобы убедиться, что колеса установлены на противоположных сторонах основания. Параметр суффикса заставляет макрос давать каждой ссылке на колесо уникальное имя.