SDF文件创建机器人
Kong Liangqian Lv6
 2021-04-09 10:08:06  

经过上一节我们通过Gazebo的界面创建了机器人保存之后，在~/model_editor_models中会有一个my_robot_gui的文件夹，里面有两个文件，一个是model.sdf是用于描述机器人的SDF文件，可以打开看到是一个XML文件。另外一个是model.config是用于描述此model的元数据

SDF模型介绍

SDF文档的写法在官网写的比较详尽，对于任何一个元素都有相应的结构和写法

譬如一个world文件：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
<?xml version="1.0"?>                                                                                                                                                           
<sdf version="1.4">
  <world name="default">
    <!-- 加载地面 -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <!-- 加载阳光 -->
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
  	<!-- 加载自己的机器人一号 -->
    <include>
      <name>robot1</name>
      <uri>model://my_robot_sdf</uri>
    </include>
 	<!-- 加载自己的机器人二号 -->
    <include>
      <name>robot2</name>
      <uri>model://my_robot_sdf</uri>
    </include>
      
  </world>
</sdf>

在整个world中，我们加载了非机器人的模型文件以及两个机器人，注意，在model文件里也可以嵌套加载一个model，可以查看官网。

在gazebo中， 也有很多已经存在的模型供我们使用。找到左侧的insert栏目，点击相应的名称即可插入模型。常用的模型有室内环境、楼房、各种材质地形、围墙等，甚至还有整个城市的粗模型，用于搭建机器人的工作环境；一些水瓶、桌椅等小物品可以与机器人交互。

img

下面我们介绍如何通过SDF文件来创建一个和model 编辑器一样的机器人来学习一下基本标签内容

模型建立

  1. 首先是建立一个文件夹

    1
    2
    mkdir ~/model_editor_models/my_robot_sdf
    cd ~/model_editor_models/my_robot_sdf

    一样的，我们建立两个文件

    1
    2
    touch model.config
    touch model.sdf

    首先是对model的内容进行配置

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    <?xml version="1.0" ?>                                                                                                       
    <model>
        <name>my_robot_sdf</name>
        <version>1.0</version>
        <sdf version="1.7">model.sdf</sdf>
        <author>
            <name>your name</name>
            <email>your email</email>
        </author>
        <description>Some description here</description>
    </model>

  2. 打开model.sdf，添加xml文件标签，以及SDF标签：

    1
    2
    3
    4
    5
    <?xml version='1.0'?>                                                                                                         <sdf version='1.7'>
    	<model name="my_robot_sdf">
    		...
    	</model>
    </sdf>

    在model标签中的内容就是我们在GUI中所涉及的元素内容的编写，例如link，visual，collision等等。下面我们先编写底盘部分

  3. 在gazebo中任何物体就是一个link，比如机器人的底盘，任何一个驱动轮，万向轮等等。每一个link都至少需要三个属性

    • visual：视觉外观看起来的属性
    • collision：内容和visual一样，但是表示的是实际判定碰撞时候用到的大小
    • inertial：惯性，物理引擎使用惯性信息来计算模型在受力时的行为

    我们首先给出visual，将下面的代码直接粘贴到<model>标签里面

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    <link name="base_link">
        <!-- 这里表示xyz rpy -->
        <pose>0 0 0.09 0 0 0</pose>
    	<visual name="base_visual">
    		<geometry>
    			<cylinder>
    				<radius>0.20</radius>
    				<length>0.16</length>
    			</cylinder>
    		</geometry>
    	</visual>
        <collision name="base_collision">
     		<geometry>
            	<cylinder>
             		<radius>0.20</radius>
                	<length>0.16</length>
             	</cylinder>
            </geometry>
        </collision>
        <inertial>
        	<mass>20</mass>
            <inertia>
            	<ixx>0.24</ixx>
                <ixy>0</ixy>
                <ixz>0</ixz>
                <iyy>0.24</iyy>
                <iyz>0</iyz>
                <izz>0.4</izz>
            </inertia>
                
        </inertial>
    </link>

    其中，pose代表的属性为$x, y, z,r, p, y$, 代表整个link中心点的位置和旋转，我们通过visual标签使base_link的外形看起来是一个圆柱体，其中半径为0.20，高度为0.16，并设置相同的实际碰撞的大小。

    保存退出，此时我们再一次打开Gazebo，在仿真模式下左侧栏选择Insert选项卡，在model_editor_models文件夹下会有我们上面所创建的机器人my_robot_sdf, 鼠标单击将其拉到场景中，可以看到

  4. 接下来我们添加左轮，和添加底盘的操作是一样的，也包括三部分，visual，collision和inertial

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    <link name="left_wheel_link">
    	<pose>0 0.19 0.06 1.5707 0 0</pose>
        <visual name="left_wheel_visual">
        	<geometry>
                <cylinder>
                    <radius>0.06</radius>
                    <length>0.025</length>
                </cylinder>
            </geometry>
        </visual>
        <collision name="left_wheel_collision">
        	<geometry>
                <cylinder>
                    <radius>0.06</radius>
                    <length>0.025</length>
                </cylinder>
            </geometry>
        </collision>
        <inertial>
            <mass>2</mass>
            <inertia>
            	<ixx>0.0019</ixx>
                <ixy>0</ixy>
                <ixz>0</ixz>
                <iyy>0.0019</iyy>
                <iyz>0</iyz>
                <izz>0.0036</izz>
            </inertia>
                
        </inertial>
    </link>

    我们设置高度为0.06，和半径一样，使得左轮刚好停在地表面上。注意现在只是一个单独的link. 我们还需要为"left_wheel_link"和base_link添加一个joint。在这joint的中，我们需要定义parent、child以及旋转轴。注：joint和其他的link是同级的。类型type和我们使用Gazebo时创建左轮的类型一致

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    <joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
        <parent>base_link</parent>
        <child>left_wheel_link</child>
        <axis>
        	<xyz>0 0 1</xyz>
        </axis>
    </joint>

    再一次从Gazebo里面将my_model_sdf拽入场景中，右键点击物体，选择view->transparent可以使物体透明

  1. 接下我们添加右轮，也为其添加和base_link的joint

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    33
    34
    35
    36
    37
    38
    <link name="right_wheel_link">
    	<pose>0 -0.19 0.06 1.5707 0 0</pose>
        <visual name="right_wheel_visual">
        	<geometry>
                <cylinder>
                    <radius>0.06</radius>
                    <length>0.025</length>
                </cylinder>
            </geometry>
        </visual>
        <collision name="right_wheel_collision">
        	<geometry>
                <cylinder>
                    <radius>0.06</radius>
                    <length>0.025</length>
                </cylinder>
            </geometry>
        </collision>
        <inertial>
            <mass>2</mass>
            <inertia>
            	<ixx>0.0019</ixx>
                <ixy>0</ixy>
                <ixz>0</ixz>
                <iyy>0.0019</iyy>
                <iyz>0</iyz>
                <izz>0.0036</izz>
            </inertia>
                
        </inertial>
    </link>
    <joint name="right_wheel_joint" type="continuous">
        <parent>base_link</parent>
        <child>right_wheel_link</child>
        <axis>
        	<xyz>0 0 1</xyz>
        </axis>
    </joint>

    注意这里

  2. 添加万向轮前轮，注意link的类型为ball

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    33
    <link name="caster_front_link">
    	<pose>0.18 0 0.015 0 0 0</pose>
        <visual name="caster_front_visual">
        	<geometry>
                <sphere>
                    <radius>0.015</radius>
                </sphere>
            </geometry>
        </visual>
        <collision name="caster_front_collision">
        	<geometry>
                <sphere>
                    <radius>0.015</radius>
                </sphere>
            </geometry>
        </collision>
        <inertial>
            <mass>0.5</mass>
            <inertia>
            	<ixx>0.000045</ixx>
                <ixy>0</ixy>
                <ixz>0</ixz>
                <iyy>0.000045</iyy>
                <iyz>0</iyz>
                <izz>0.000045</izz>
            </inertia>
                
        </inertial>
    </link>
    <joint name="caster_front_joint" type="ball">
        <parent>base_link</parent>
        <child>caster_front_link</child>
    </joint>

    以及万向轮后轮

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    33
    <link name="caster_back_link">
    	<pose>-0.18 0 0.015 0 0 0</pose>
        <visual name="caster_back_visual">
        	<geometry>
                <sphere>
                    <radius>0.015</radius>
                </sphere>
            </geometry>
        </visual>
        <collision name="caster_back_collision">
        	<geometry>
                <sphere>
                    <radius>0.015</radius>
                </sphere>
            </geometry>
        </collision>
        <inertial>
            <mass>0.5</mass>
            <inertia>
            	<ixx>0.000045</ixx>
                <ixy>0</ixy>
                <ixz>0</ixz>
                <iyy>0.000045</iyy>
                <iyz>0</iyz>
                <izz>0.000045</izz>
            </inertia>
                
        </inertial>
    </link>
    <joint name="caster_back_joint" type="ball">
        <parent>base_link</parent>
        <child>caster_back_link</child>
    </joint>

    这里也一样，设置了pose中的z和半径一样大，是为了让球刚好在地表上。

    最后的机器人应该看起来长这个样子

加入sdf到world文件

除了在指定的目录下可以直接拖拽我们的sdf模型文件，还可以把他嵌入到一个世界文件中，例如新建一个名为my_robot_world.world

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
<?xml version="1.0"?>                                                                                                                                                           
<sdf version="1.4">
  <world name="default">
    <!-- 加载地面 -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <!-- 加载阳光 -->
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
  	<!-- 加载自己的机器人 -->
    <include>
      <name>robot1</name>
      <uri>model://my_robot_sdf</uri>
    </include>
      
    <include>
      <name>robot2</name>
      <uri>model://my_robot_sdf</uri>
      <pose relative_to="robot1">1 0 0 0 0 0</pose> 
    </include>
  </world>
</sdf>

为了防止两个机器人初始位置重叠，我们添加语句

1
<pose relative_to="robot1">1 0 0 0 0 0</pose>

使得第二个机器人距离第一个机器人x轴上的位置为1.

添加环境变量

1
export GAZEBO_MODEL_PATH=~/model_editor_models

到相应的world所在的文件夹下

1
gazebo my_robot_world.world -u

就可以看到机器人加载到场景之中

 Comments