⑧【从0制作自己的ros导航小车：上位机篇】03、添加urdf模型（发布各传感器与小车基坐标系之间的静态坐标变换）

从0制作自己的ros导航小车

前言

上一篇已经可以在rviz中看到小车的位姿和里程计了，但是只有坐标系不太好看，本篇博客为小车添加urdf模型。小车各部件之间的坐标系位置关系是固定的，所以可以有两种策略发布这种静态坐标变换：①直接在launch文件中使用tf2节点发布各部件与base_footprint之间的静态坐标变换；②编写urdf文件，在launch文件中包含urdf文件，此时会自动发布各部件之间的静态坐标变化。
为了可视化方便，本文使用第二种方法（只是弄个很简单的模型，可以自己写，使用xacro）

不懂为什么要坐标变换的看这里：
只有经过坐标变换，传感器的数据才会在同一个坐标系下显示出来，比如：当前系统只发布了base_footprint到odom的坐标变换，此时在rviz中选择odom坐标系就可以看到base_footprint和odom，如果此时运行雷达，发布了雷达话题/scan和雷达坐标系laser，那此时在rviz中如果选择odom，那就看不到雷达数据，如果改成laser坐标系，那就可以看到雷达数据，所以此时只需要发布一个laser到base_footprint的静态坐标变换，就可以在odom坐标系下同时看到base_footprint和laser。此时的tf树关系是：odom→base_footprint→laser。

一、编写URDF文件

进入工作空间新建功能包：

cd src
catkin_create_pkg my_description urdf xacro
cd ..
catkin_make
进入新建的功能包中新建urdf文件
进入urdf目录新建car.urdf

car.urdf:

<?xml version="1.0"?>
<robot name="my_robot_description">
  <link name="base_footprint">
      <visual>
          <geometry>
              <sphere radius="0.001" />
           </geometry>
      </visual>
  </link>
  <link name="base_link">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.25 .16 .05"/>
    </geometry>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
    <material name="gree">
        <color rgba="0 0 .8 1"/>
    </material>
    </visual>
 </link>

  <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
      <parent link="base_footprint" />
      <child link="base_link"/>
      <origin xyz="0 0 0.055" />
  </joint>

 <link name="left_front_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length=".02" radius="0.05"/>
      </geometry>
      <material name="red">
        <color rgba="1 0 0 1"/>
      </material>
    </visual>
  </link>

  <joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="right_front_wheel"/>
    <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0.12 0.1 0"/>
    <limit effort="100" velocity="100"/>
    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
  </joint>
 <link name="right_front_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length=".02" radius="0.05"/>
      </geometry>
      <material name="red">
        <color rgba="1 0 0 1"/>
      </material>
    </visual>
  </link>

  <joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="left_front_wheel"/>
    <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0.12 -0.1 0"/>
    <limit effort="100" velocity="100"/>
    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
  </joint>
  <link name="right_back_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length=".02" radius="0.05"/>
      </geometry>
      <material name="red">
        <color rgba="1 0 0 1"/>
      </material>
    </visual>
  </link>

  <joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="right_back_wheel"/>
    <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="-0.12 -0.1 0"/>
    <limit effort="100" velocity="100"/>
    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
 </joint>

  <link name="left_back_wheel">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length=".02" radius="0.05"/>
      </geometry>
      <material name="red">
        <color rgba="0.8 0.5 0.5 1"/>
      </material>
    </visual>
  </link>

  <joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <parent link="base_link"/>
    <child link="left_back_wheel"/>
    <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="-0.12 0.1 0"/>
    <limit effort="100" velocity="100"/>
    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
  </joint>

  <link name="laser">
    <visual>
      <geometry>
        <box size=".02 .03 .05"/>
      </geometry>
      <material name="white">
          <color rgba="0 0 0 1"/>
      </material>
    </visual>
  </link>

  <joint name="lasertobaselink" type="fixed">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="laser"/>
    <origin xyz="0.0 0.0 0.025"/>
  </joint>
</robot>

二、可视化模型并结合里程计数据测试

回到串口的功能包中新建launch目录，在launch目录下新建start_car.launch:

<launch>
    <!-- 将 urdf 文件内容设置进参数服务器 -->
    <param name="robot_description" textfile="$(find my_description)/urdf/car.urdf" />
    <!-- 启动里程计与坐标变换发布节点 -->
    <node pkg="uart_tf" type="uartandtf" name="uart_and_tf" output="screen"/>
    <!-- 启动机器人状态和关节状态发布节点 -->
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />

</launch>

此时打开虚拟机的rviz，坐标系选择odom，然后添加robotmodel和tf，可以看到小车模型，并且此模型会随着现实中小车的运动而运动。
在这里插入图片描述

此时的tf树如下图所示，使用rqt查看：
在这里插入图片描述
这里最左边的laser是雷达坐标系，现在还没到使用雷达的时候，先写好，之后就不用改了。