ROS | xacro模型—阿克曼（Ackermann）四轮小车模型

  • 1. 模型描述 
    2. xacro模型与URDF模型的区别 
    2.1 URDF模型存在的问题 
    2.2 xacro模型的特点 
    3. xacro优化方法 
    3.1 常量定义 
    3.2 常量使用 
    3.3 宏定义 
    3.4 宏调用 
    3.5 文件包含 
    4. 创建xacro文件 
    5. xacro模型显示 
    5.1 将xacro文件转化成URDF文件 
    5.2 直接调用xacro文件解析器 
    5.3 启动Rviz 

Github链接： https://github.com/chanchanchan97/ROS

1. 模型描述

本项目的目的是创建一个基于阿克曼转向机构（Ackermann steering）的自动驾驶小车模型，该模型在之前URDF模型的基础上修改了前轮转向轴的形状与位置，修改了前端摄像头的位置和尺寸，并且添加了激光雷达和树莓派的简易模型。

2. xacro模型与URDF模型的区别

2.1 URDF模型存在的问题

(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) 没有参数计算功能。

2.2 xacro模型的特点

(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

3. xacro优化方法

3.1 常量定义

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

标签定义：

  • 在标签xacro:property后面定义如下两个参数属性：
    • name - 所定义的常量名；
    • value - 常量名对应的常量值。

3.2 常量使用

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

标签定义：

  • ${ }在括号里使用常量，也可以进行数学运算（所有数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度）。

3.3 宏定义

<xacro:macro name="cylinder_inertial_matrix" params="m r h">
	<inertial>
		<mass value="${m}" />
		<inertia ixx="${m*(3*r*r+h*h)/12}" ixy = "0" ixz = "0"
				 iyy="${m*(3*r*r+h*h)/12}" iyz = "0"
				 izz="${m*r*r/2}" /> 
	</inertial>
</xacro:macro>

标签定义：

  • 在标签xacro:macro后面定义如下两个参数属性：
    • name - 宏定义的名字类似函数名；
    • params - 类似函数参数，也可以是字符串。

3.4 宏调用

<cylinder_inertial_matrix m="1" r="0.025" h="0.02"/>

标签定义：

  • 首先调用宏定义的名字，然后为参数赋值。

3.5 文件包含

<xacro:include filename="$(find smartcar_description)/urdf/xacro/smartcar_sim.xacro"/>

标签定义：

  • 在标签xacro:include后面定义$(find+功能包)功能包的具体路径

4. 创建xacro文件

在urdf文件夹下创建一个新的文件夹xacro，并且在xacro文件夹中创建一个.xacro文件。

5. xacro模型显示

5.1 将xacro文件转化成URDF文件

在xacro文件夹中打开一个新的终端，输入以下指令：

$ rosrun xacro xacro.py smartcar.xacro > smartcar.urdf

此时xacro文件夹下会生成一个.urdf文件。

5.2 直接调用xacro文件解析器

这种方法更为常见，在launch文件中加入如下代码，从而实现.xacro文件的转换。

<arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find smartcar_description)/urdf/xacro/smartcar.xacro'" />
<param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />

5.3 启动Rviz

打开一个新的终端，输入以下指令，启动Rviz，查看所创建的模型。

$ roslaunch smartcar_description smartcar_rviz.launch