ROS教程：统一机器人描述格式URDF详解及应用

"统一机器人描述格式URDF-非线性系统习题解(有目录)by hassan k. khalil" ROS（Robot Operating System）是一个开源操作系统，专门用于机器人技术，提供了一整套工具、库和协议，允许开发人员轻松地创建复杂的机器人应用程序。URDF（Unified Robot Description Format）是ROS中用来描述机器人的标准化格式，它基于XML，能够表达机器人的几何、物理和关节属性。 URDF的基础结构包括几个关键组件。首先，`<robot>` 是整个描述的根元素，它包含了机器人所有的链接（links）和关节（joints）。链接代表了机器人的物理实体，如机械臂的各个部分或车轮。每个链接都可以有自身的几何形状，如立方体、球体或圆柱体，这些通过 `<geometry>` 和 `<mesh>` 标签定义。物理属性，如质量、惯量和碰撞几何，可以在 `<inertial>` 标签中指定。 关节则是链接之间的连接，它们定义了链接如何相对移动。URDF支持多种类型的关节，包括转动关节（revolute）、滑动关节（prismatic）、固定关节（fixed）等。每个关节都有自己的名称、类型、定位和限位。例如，转动关节可以指定旋转轴的方向和范围。 URDF还支持传感器和其他附加设备的描述，如摄像头或力矩传感器，这些可以通过 `<sensor>` 标签添加。此外，通过 `<material>` 标签可以定义链接的颜色和外观。 在ROS中，`urdfdom` 库用于解析URDF文件，而 `collada-dom` 用于处理3D模型。URDF的描述不仅可以用于可视化，还可以用于模拟（如Gazebo）和运动规划（如MoveIt!）。 ROS的通信架构主要包括节点（Nodes）、话题（Topics）、服务（Services）和参数服务器（Parameter Server）。节点是执行特定任务的独立执行单元，话题是节点间通信的渠道，服务允许请求-响应交互，参数服务器则是一个全局存储库，用于共享数据和配置。 学习ROS的过程中，理解Catkin这一构建系统至关重要，它是ROS的包管理器和构建工具。同时，掌握如何编写和组织`CMakeLists.txt`和`package.xml`文件也是必要的，它们定义了软件包的依赖关系和构建指令。 本资料可能涵盖从ROS的基本概念到高级主题，如服务（Srv）、动作（Action）以及常用工具如Gazebo（仿真环境）、RViz（可视化工具）、Rqt（图形界面工具）、Rosbag（数据记录）和Rosbridge（ROS与Web应用程序的接口）。通过学习，读者将能够熟练使用ROS进行机器人系统的建模、编程和调试。