URDF 模型存在问题

• 模型冗长，重复内容过多
• 参数修改麻烦，不便于二次开发
• 没有参数计算功能

xacro模型文件

URDF模型的进化版本---xacro模型文件

xacro里面的模型仍然是urdf模型，但是从整个模型的管理上发生了很大的变化

• 精简模型代码

  1、创建宏定义
  2、文件包含
  

• 提供可编程接口

   1、常量
   2、变量
   3、数学计算
   4、条件语句
  

# xacro使用方法
## 常量定义

<xacro:property name="M_PI" value="3.14159"/>

定义标签：xacro:property 后面跟两个参数属性 ：1、name 2、value
name是想定义的常量名
value是常量值

常量使用

<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0"/>

使用常量 ${ } 在括号里使用常量 在括号里面可以进行运算

数学计算

<origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy="0 0 0"/>

在括号里面可以进行运算

注意：所有数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度

宏定义

<xacro:macro name="name" params="A B C">
   ......具体模型定义（类似函数内容）
</xacro:macro>

定义标签：xacro:macro 后面跟两个参数属性 ：1、name 2、params
name:宏定义的名字类似函数名
params：类似函数参数，可以是字符串

宏调用

<name A="A_value" B="B_value" C="C_value" />

文件包含

<xacro:include filename="$(find mbot_descripiton)/urdf/xacro/mbot_base.xacro" />

定义标签：xacro:include
$(find+功能包)=包的具体路径

模型显示

• 方法一：（不常用）

将xacro文件转化成URDF文件后显示

$rosrun xacro xacro.py mbot.xacro>mbot.urdf

• 方法二： （常用）

直接调用xacro文件解析器

    <arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot.xacro'" />
    <arg name="gui" default="true" />

    <param name="robot_description" command="$(arg model)" />

使用xacro创建一个小车机器人

编辑xacro机器人模型

声明xml文件及版本

<!-- 声明xml文件及版本 -->
<?xml version="1.0"?>

机器人描述 整体标签，描述内容放里面
与urdf相比多了xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro"
声明是xacro文件

<!-- 机器人描述 -->
<robot name="mbot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
......
</robot>

定义些机器人常量
放在前面一起 方便修改

    <!-- PROPERTY LIST -->
    <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"/> <!-- wheel_radius - ( base_length/2 - wheel_joint_z) -->
    <xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>

定义些颜色 ，之后用在机器人中的
使用时直接 即可

    <!-- Defining the colors used in this robot -->
    <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>

定义驱动轮的宏定义
命名为wheel 参数 ：prefix（左轮还是右轮） reflect（镜像关系）

    <!-- Macro for robot wheel -->
    <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>

定义支撑轮的宏定义
命名为caster 参数 ：prefix（前轮还是后轮） reflect（镜像关系）

    <!-- Macro for robot caster -->
    <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>

定义主体base 依然用一个宏定义，名字mbot_base，参数无
再其它软件调用

    <xacro:macro name="mbot_base">  <!-- 宏定义 -->
        <link name="base_footprint">   <!-- 主要作用可以修改机器人主体的整体位置 -->
            <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"><!-- 让机器人的base_link上移，至车轮与水平线平齐 -->
            <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"/> <!-- 调用驱动轮子宏定义 -->
        <wheel prefix="right" reflect="1"/> <!-- 调用驱动轮子宏定义 -->

        <caster prefix="front" reflect="-1"/> <!-- 调用支撑轮子宏定义 -->
        <caster prefix="back" reflect="1"/> <!-- 调用支撑轮子宏定义 -->
    </xacro:macro>

小车模型建立完毕

之后再建立一个xacro文件命名mbot.xacro，包含建立的mbot_base.xacro文件，然后调用 文件里的mbot_base的宏定义

<?xml version="1.0"?>
<robot name="arm" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

    <xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot_base.xacro" /> <!-- 包含文件 -->

    <mbot_base/>    <!-- 调用宏定义 -->

</robot>

启动模型在rviz中显示

在launch文件夹下建立xacro文件夹，下面放xacro的launch文件
新建一个launch文件display_mbot_base_xacro.laun

<launch>
    <arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot.xacro'" />
    <arg name="gui" default="true" />

    <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)"/>

    <!-- 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 mbot_description)/config/mbot.rviz" required="true" />

</launch>

运行launch文件

$roslaunch mbot_description display_mbot_base_xacro.launch

可以看到我们的小车