# 8.1 URDF统一机器人建模语言
大家好，我是小鱼，本节课我们来介绍机器人的URDF建模。
URDF（Unified Robot Description Format）统一机器人描述格式，URDF使用XML格式描述机器人文件。
> XML是 **被设计用来传输和存储数据的可扩展标记语言**，注意语言本身是没有含义的，只是规定了其数据格式
>
> 比如说下面这段信息：
>
> ```
>
> 小鱼
> 鱼粉
> 100万
> 收到来自鱼粉的100万打赏!
>
> ```
>
> 其中的``等标签都是自定义的，只要符合xml格式即可
>
> XML格式在线校验工具:[在线代码格式化 (oschina.net)](https://tool.oschina.net/codeformat/xml)
>
> XML格式注释：
>
> robot标签的属性`name`: ``
>
> robot标签的子标签`link`: `link>`
使用XML定义的一个最简单的URDF模型可以像下面这样
```xml
```
接着我们从下面四个方面介绍URDF：
1. URDF的组成介绍
2. URDF-Link介绍
3. URDF-Joint介绍
4. 创建一个简单的URDF并在RVIZ2中可视化
## 1.URDF的组成介绍
一般情况下，URDF由`一个声明信息`和`两种关键组件`共同组成
### 1.1 声明信息
声明信息包含两部分，第一部分是xml的声明信息，放在第一行
```
```
第二部分是机器人的声明，通过robot标签就可以声明一个机器人模型
```
```
## 1.2 两种关键组件
观察下图机器人的结构
可以简化为如下五个部件组成：
- 躯体
- 左右轮子
- 支撑轮
- 雷达激光
- IMU模块
这五个部件之间的固定方式为：
```mermaid
graph
A[左轮] -->C[躯体]
B[右轮] -->C[躯体]
D[IMU] -->C[躯体]
E[雷达] -->C[躯体]
F[支撑轮子] -->C[躯体]
```
我们把左轮，右轮、支撑轮子，IMU和雷达部件称为机器人的Link
**而Link和Link之间的连接部分称之为Joint关节**
接着我们给每个link和joint取个名字。
```mermaid
graph
A[左轮:left_wheel_link] --left_wheel_joint-->C[躯体]
B[右轮:right_wheel_link] --right_wheel_joint-->C[躯体]
D[IMU:imu_link] --imu_joint-->C[躯体]
E[雷达:laser_link] --laser_joint-->C[躯体]
F[支撑轮子:caster_link] --caster_joint-->C[躯体:base_link]
```
所以我们就可以使用6个link和5个joint来描述这个机器人，接着我们分别对link和joint进行详细的介绍。
## 2.Link介绍
上面我们介绍完了link，那一个link该怎么写呢？
我们来看一个base_link的写法，通过link标签即可声明一个link,属性name指定部件名字
```xml
```
通过两行代码就可以定义好base_link，但现在的base_link是空的，我们还要声明我们的base_link长什么样，通过`visual`子标签就可以声明出来机器人的visual形状。
```xml
```
### 2.1 link标签定义
link的子标签列表
- visual 显示形状
- ` `(几何形状)
- `` 长方体
- 标签属性: `size`-长宽高
- 举例：``
- `` 圆柱体
- 标签属性:`radius` -半径 `length`-高度
- 举例：``
- `sphere` 球体
- 属性：`radius` -半径
- 举例：``
- `mesh` 第三方导出的模型文件
- 属性：filename
- 举例:` `
- origin (可选：默认在物体几何中心)
- 属性 `xyz`默认为零矢量 `rpy`弧度表示的翻滚、俯仰、偏航
- 举例：``
- material 材质
- 属性 `name` 名字
- color
- 属性 `rgba` a代表透明度
- 举例：` `
- collision 碰撞属性，仿真章节中讲解
- inertial 惯性参数 质量等，仿真章节中讲解
## 3.Joint介绍
joint为机器人关节，机器人关节用于连接两个机器人部件，主要写明父子关系
- 父子之间的连接类型，包括是否固定的，可以旋转的等
- 父部件名字
- 子部件名字
- 父子之间相对位置
- 父子之间的旋转轴，绕哪个轴转
比如我们再建立一个雷达部件`laser_link`，然后将`laser_link`固定到`base_link`
```xml
```
### 3.1 joint标签详解
#### joint属性
- name 关节的名称
- type 关节的类型
- **revolute: 旋转关节，绕单轴旋转,角度有上下限,比如舵机0-180**
- **continuous: 旋转关节，可以绕单轴无限旋转,比如自行车的前后轮**
- **fixed: 固定关节，不允许运动的特殊关节**
- prismatic: 滑动关节，沿某一轴线移动的关节，有位置极限
- planer: 平面关节，允许在xyz，rxryrz六个方向运动
- floating: 浮动关节，允许进行平移、旋转运动
#### joint的子标签
- `parent` 父link名称
- ` `
- `child`子link名称
- ``
- `origin` 父子之间的关系xyz rpy
- ` `
- `axis` 围绕旋转的关节轴
- ``
下一节我们尝试将我们的机器人模型在RVIZ2中显示出来
参考文档
- [urdf/XML/link - ROS Wiki](http://wiki.ros.org/urdf/XML/link)
- http://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/URDF/URDF-Main.html
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