ROS基础（10）——机器人建模优化xacro
作者：互联网
本章节的全部代码可自行下载，有不一样的地方自己修改提取码：1lab
一、xacro简介
URDF模型缺点：
1、模型冗长，重复内容过多
2、参数修改麻烦，不便于二次开发
3、没有参数计算的功能
XACRO文件和URDF实质上是等价的。 XACRO格式提供了一些更高级的方式来组织编辑机器人描述， 主要提供了三种方式来使得整个描述文件变得简单。它是urdf的改良型建模文件，可以进行宏定义、变量定义、头文件包含、数学运算等操作。
xacro的优点：
1、精简模型代码：创建宏定义、文件包含
2、提供可编程接口：常量、变量、数学计算、条件语句
二、xacro基本内容
1、常量定义标签：xacro:property
<xacro:property name="qqq" value="3.14159"/>
name = 常量名
value = 常量值
2、宏定义标签：xacro:macro
<xacro:macro name="yyy" params="A B C">
name = 宏定义名字
params = 类似C语言函数参数
3、宏调用
<name A="A_value" B="B_value" C="C_value" />
name = 宏定义的名字，即函数名
A = 参数A...
4、文件包含定义标签：xacro:include
<xacro:include filename="$(find robot_descripiton)/xacro/robot_base.xacro" />
filename 存放xacro文件绝对地址，含文件名字
使用$(find + 功能包) =功能包的绝对路径
5、模型显示
方法一：将xacro文件通过命令转化为urdf文件
rosrun xacro xacro.py robot.xacro>robot.urdf
方法二：直接使用xacro文件解析器
<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find robot_description)/xacro/robot.xacro'" />
<arg name="gui" default="true" />
<param name="robot_description" command="$(arg model)" />
#根据自己xacro的存放路径更改
三、xacro建模实例
根据ROS基础（9）——机器人仿真URDF中已学到的内容进行对比学习
cd try_ws/src/mybot_des/urdf/
mkdir urdf # 创建一个urdf文件夹，存放urdf文件
mv *.urdf urdf # 将原本的urdf文件都移动到新建的urdf文件夹下
mkdir xacro # 新建一个xacro文件
也可以不创建urdf文件夹，保持原样，这样就不用了改launch文件里的路径了。
所以后面我又恢复了原样，只创建了xacro文件夹。
1、创建robot.xacro文件
robot.xacro文件用于引用robot_base.xacro文件，宏调用定义机器人主体模型。
cd xacro
gedit robot.xacro
内容如下：
<?xml version="1.0"?>
<robot name="mybot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<xacro:include filename="$(find mybot_des)/urdf/xacro/robot_base.xacro" />
<xacro:mbot_base/> # 注意这个地方
</robot>
2、创建robot_base.xacro文件
cd xacro/
gedit robot_base.xacro # 创建xacro文件，文件内容如下
<?xml version="1.0"?> # XML文件的第一行，声明这是一个XML文件，version属性是必须写的
<robot name="mybot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro"> # 机器人名字为robot，表明文件是xacro文件
# 属性列表：
# 常量的名字及数值
<xacro:property name="M_PI" value="3.1415926"/>
<xacro:property name="base_radius" value="0.20"/>
<xacro:property name="base_length" value="0.16"/>
<xacro:property name="wheel_radius" value="0.06"/>
<xacro:property name="wheel_length" value="0.025"/>
<xacro:property name="wheel_joint_y" value="0.19"/>
<xacro:property name="wheel_joint_z" value="0.05"/>
<xacro:property name="caster_radius" value="0.015"/>
<xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>
# 定义机器人使用的颜色
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 0.95"/>
</material>
<material name="gray">
<color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
</material>
# 机器人车轮宏
<xacro:macro name="wheel" params="prefix reflect">
<joint name="${prefix}_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0 ${reflect*wheel_joint_y} ${-wheel_joint_z}" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="${prefix}_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="${prefix}_wheel_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
</geometry>
<material name="gray" />
</visual>
</link>
</xacro:macro>
# 机器人脚轮宏
<xacro:macro name="caster" params="prefix reflect">
<joint name="${prefix}_caster_joint" type="continuous">
<origin xyz="${reflect*caster_joint_x} 0 ${-(base_length/2 + caster_radius)}" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="${prefix}_caster_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="${prefix}_caster_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="${caster_radius}" />
</geometry>
<material name="black" />
</visual>
</link>
</xacro:macro>
# 宏调用
<xacro:macro name="robot_base">
<link name="base_footprint">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<box size="0.001 0.001 0.001" />
</geometry>
</visual>
</link>
<joint name="base_footprint_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 ${base_length/2 + caster_radius*2}" rpy="0 0 0" />
<parent link="base_footprint"/>
<child link="base_link" />
</joint>
<link name="base_link">
<visual>
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
</geometry>
<material name="yellow" />
</visual>
</link>
<wheel prefix="left" reflect="-1"/>
<wheel prefix="right" reflect="1"/>
<caster prefix="front" reflect="-1"/>
<caster prefix="back" reflect="1"/>
</xacro:macro>
</robot>
3、创建显示xacro模型的launch文件
cd ~/try_ws/src/mybot_des/launch
mkdir xacro
cd xacro
gedit dispaly_robot_base_xacro.launch
文件内容如下：
<launch>
<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mybot_des)/urdf/xacro/robot.xacro'" />
<arg name="gui" default="true" />
<param name="robot_description" command="$(arg model)" />
<param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" />
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mybot_des)/config/mbot.rviz" required="true" />
</launch>
4、运行
cd ~/try_ws
catkin_make
source ./devel/setup.bash
重启新端口，输入
roslaunch mybot_des dispaly_robot_base_xacro.launch
可见用xacro文件和urdf的效果是一样的。
简单模型可能看不出xacro的优势，但大模型就能突出它的便捷之处了。
四、让小车动起来
ArbotiX是一款控制电机、舵机的硬件控制板，提供了相应的ROS功能包，提供了一个差速控制器，通过接收速度控制指令，更新机器人的里程计状态。属于驱动板，驱动电机。
1、安装
cd ~/try_ws/src
git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros.git
cd ..
catkin_make
或者这样安装：
sudo apt install ros-kinetic-arbotix-*
2、加yaml文件
ROS参数服务器传递参数：xml或yaml
1、yaml :“YAML Ain’t a Markup Language”(YAML 不是一种标记语言)
2、可以简单表达清单、散列表，标量等数据形态。它使用空白符号缩进和大量依赖外观的特色，特别适合用来表达或编辑数据结构、各种配置文件、倾印调试内容、文件大纲
3、支持以下几种数据类型：对象、数组、纯量对象：键值对的集合
key: {key1 : value1，key2 : value2,…}
冒号后面需要加空格
yaml文件一般存储了ROS需要加载的参数信息，一些属性的配置。
cd try_ws/src/mybot_des/config
mkdir gedit fake_mbot_arbotix.yaml
将下列内容输入：
# 驱动车时的运动参数
controllers: {
base_controller: { # 单控制器设置
type: diff_controller, # 类型: 差速控制器
base_frame_id: base_footprint, # 参考坐标
base_width: 0.26, # 两个轮子之间的间距
ticks_meter: 4100, # 控制频率
Kp: 12, # 差分参数
Kd: 12, # PID控制参数，使机器人车轮快速达到预期速度
Ki: 0,
Ko: 50,
accel_limit: 1.0 # 加速限制
}
}
3、加launch文件
通常在launch文件或程序中读取.yaml文件，把参数加载到参数服务器上。
cd try_ws/src/mybot_des/launch/xacro
mkdir gedit arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch
将如下内容输入
<launch>
<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mybot_des)/urdf/xacro/mbot_with_camera.xacro'" />
<arg name="gui" default="false" />
<param name="robot_description" command="$(arg model)" />
# 设置GUI参数，显示关节控制插件
<param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
<node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" output="screen">
<rosparam file="$(find mybot_des)/config/fake_mbot_arbotix.yaml" command="load" />
<param name="sim" value="true"/>
</node>
# 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
# 运行robot_state_publisher节点，发布tf
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
# 运行rviz可视化界面
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mybot_des)/config/mbot_arbotix.rviz" required="true" />
</launch>
还有很多配置好的文件已经使用了，如果你没有去顶上自己下载
4、运行
执行运行命令：
roslaunch mybot_des arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch
在新终端启动：
roslaunch mbot_teleop nbot_teleop.launch
mbot_teleop文件在上面的资源包里已经给了，用于控制的一个python包，这里不细讲。
别忘了导入包以后编译，刷新源。检查一下各文件中涉及的路径等是否和自己的一致，不一样要更改一下。
按动键盘相应的键就可以控制小车运动了
标签：10,xacro,文件,urdf,robot,launch,cd,ROS 来源： https://blog.csdn.net/qyt_722/article/details/119000308