本文主要是介绍第 6 章 URDF集成Gazebo(自学二刷笔记)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
重要参考：
课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ
讲义链接:Introduction · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程
6.6 URDF集成Gazebo
URDF 需要集成进 Rviz 或 Gazebo 才能显示可视化的机器人模型，前面已经介绍了URDF 与 Rviz 的集成，本节主要介绍：
- URDF 与 Gazebo 的基本集成流程；
- 如果要在 Gazebo 中显示机器人模型，URDF 需要做的一些额外配置；
- 关于Gazebo仿真环境的搭建。
6.6.1 URDF与Gazebo基本集成流程
URDF 与 Gazebo 集成流程与 Rviz 实现类似，主要步骤如下：
-
创建功能包，导入依赖项
-
编写 URDF 或 Xacro 文件
-
启动 Gazebo 并显示机器人模型
1.创建功能包
创建新功能包，导入依赖包： urdf、xacro、gazebo_ros、gazebo_ros_control、gazebo_plugins
2.编写URDF文件
<!-- 创建一个机器人模型(盒状即可)，显示在 Gazebo 中
--><robot name="mycar"><link name="base_link"><visual><geometry><box size="0.5 0.2 0.1" /></geometry><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0" /><material name="yellow"><color rgba="0.5 0.3 0.0 1" /></material></visual><collision><geometry><box size="0.5 0.2 0.1" /></geometry><origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0" /></collision><inertial><origin xyz="0 0 0" /><mass value="6" /><inertia ixx="1" ixy="0" ixz="0" iyy="1" iyz="0" izz="1" /></inertial></link><gazebo reference="base_link"><material>Gazebo/Black</material></gazebo></robot>注意， 当 URDF 需要与 Gazebo 集成时，和 Rviz 有明显区别：
1.必须使用 collision 标签，因为既然是仿真环境，那么必然涉及到碰撞检测，collision 提供碰撞检测的依据。
2.必须使用 inertial 标签，此标签标注了当前机器人某个刚体部分的惯性矩阵，用于一些力学相关的仿真计算。
3.颜色设置，也需要重新使用 gazebo 标签标注，因为之前的颜色设置为了方便调试包含透明度，仿真环境下没有此选项。
3.启动Gazebo并显示模型
launch 文件实现：
<launch><!-- 将 Urdf 文件的内容加载到参数服务器 --><param name="robot_description" textfile="$(find demo02_urdf_gazebo)/urdf/urdf01_helloworld.urdf" /><!-- 启动 gazebo --><include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" /><!-- 在 gazebo 中显示机器人模型 --><node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="model" args="-urdf -model mycar -param robot_description" />
</launch>代码解释：
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" />
<!-- 启动 Gazebo 的仿真环境，当前环境为空环境 --><node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="model" args="-urdf -model mycar -param robot_description" /><!-- 在 Gazebo 中加载一个机器人模型，该功能由 gazebo_ros 下的 spawn_model 提供:-urdf 加载的是 urdf 文件-model mycar 模型名称是 mycar-param robot_description 从参数 robot_description 中载入模型-x 模型载入的 x 坐标-y 模型载入的 y 坐标-z 模型载入的 z 坐标
-->6.6.2 URDF集成Gazebo相关设置
较之于 rviz，gazebo在集成 URDF 时，需要做些许修改，比如:必须添加 collision 碰撞属性相关参数、必须添加 inertial 惯性矩阵相关参数，另外，如果直接移植 Rviz 中机器人的颜色设置是没有显示的，颜色设置也必须做相应的变更。
1.collision
如果机器人link是标准的几何体形状，和link的 visual 属性设置一致即可。
2.inertial
惯性矩阵的设置需要结合link的质量与外形参数动态生成，标准的球体、圆柱与立方体的惯性矩阵公式如下(已经封装为 xacro 实现)：
球体惯性矩阵
<!-- Macro for inertia matrix --><xacro:macro name="sphere_inertial_matrix" params="m r"><inertial><mass value="${m}" /><inertia ixx="${2*m*r*r/5}" ixy="0" ixz="0"iyy="${2*m*r*r/5}" iyz="0" izz="${2*m*r*r/5}" /></inertial></xacro:macro>圆柱惯性矩阵
<xacro:macro name="cylinder_inertial_matrix" params="m r h"><inertial><mass value="${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="${m*r*r/2}" /> </inertial></xacro:macro>立方体惯性矩阵
<xacro:macro name="Box_inertial_matrix" params="m l w h"><inertial><mass value="${m}" /><inertia ixx="${m*(h*h + l*l)/12}" ixy = "0" ixz = "0"iyy="${m*(w*w + l*l)/12}" iyz= "0"izz="${m*(w*w + h*h)/12}" /></inertial></xacro:macro>需要注意的是，原则上，除了 base_footprint 外，机器人的每个刚体部分都需要设置惯性矩阵，且惯性矩阵必须经计算得出，如果随意定义刚体部分的惯性矩阵，那么可能会导致机器人在 Gazebo 中出现抖动，移动等现象。
3.颜色设置
在 gazebo 中显示 link 的颜色，必须要使用指定的标签：
<gazebo reference="link节点名称"><material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>PS：material 标签中，设置的值区分大小写，颜色可以设置为 Red Blue Green Black .....
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