260330

接下来就来创建一个小车的雏形吧，虽然最终预期是履带作为移动，但是我们目前而言建模一个履带可能还是有点困难，因此就以一个底盘+四个轮子就可以了。

我们写一个这样的 .sdf文件吧。

我们可以先让 AI 写一下，最终得到的结果是这样的：

嗯...不过这个将近 300 行的 sdf 文件我看不太懂...

先让 AI 解释一下这个 sdf 文件的结构吧。

总的来说，我们的 SDF 文件本质上是在用 xml 来描述一个仿真世界里的物体：它有哪些部件、长什么样、碰撞怎么样计算、质量多大、怎么连接、怎么能动等。

简单的来说：

visual：外观，即模型的皮肤。
collision：碰撞箱，实际计算碰撞时候的体积。
inertial：质量和惯性，模型的物理属性。
joint：关节，模型之间的铰链。

我们先看最外层的结构：

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.9">

这是声明 xml 版本和说明是 sdf 文件格式，版本为 1.9。

然后下面我们定义了一个模型的主体：

<model name="kibot_one_base">

这里代表我们定义了一个名为 kibot_one_base的模型。

一个 model下通常都会放下面的标签：

link：刚体部件
joint：部件之间的连接
plugin：控制插件
pose：整体的控制姿态

<sdf>
  <model>
    <link name="chassis">...</link>

    <link name="front_left_wheel">...</link>
    <link name="front_right_wheel">...</link>
    <link name="rear_left_wheel">...</link>
    <link name="rear_right_wheel">...</link>

    <joint name="front_left_wheel_joint">...</joint>
    <joint name="front_right_wheel_joint">...</joint>
    <joint name="rear_left_wheel_joint">...</joint>
    <joint name="rear_right_wheel_joint">...</joint>
  </model>
</sdf>

比如我们模型的这里：

<model name="kibot_one_base">
  <pose>0 0 0.12 0 0 0</pose>
  <self_collide>false</self_collide>
  ...
</model>

这里我们定义的 pose的六个参数分别代表下面的值：

x y z roll pitch yaw

即：

x：前后位置。
y：左右位置。
z：上下位置。
roll：绕 x 轴旋转值。
pitch：绕 y 轴旋转值。
yaw：绕 z 轴旋转值。

我们这里就将这个模型放在了距离地面 0.12 米的位置。

然后是 link，link代表一个刚性部件，在我们的这个小车里则有五个 link。

每个 link 下也有 pose，不过和 model 下的 pose不同的点在于，model下的 pose 指代整个模型的中心相对于世界坐标的位置，而 link下的 pose 则指代指定部件相对该模型中心 pose 的位置。

分别是 chassis底盘和四个wheel轮子。

可以看到，我们的底盘和轮子都是各自的 link，这是因为在仿真中：能参与物理计算的部件，通常要单独建成 link。

如果我们把整台车都建为 link，它就作为一个整体存在了，但是轮子就不能单独转动了。

因此轮子必须是 link，然后用 joint来连上去。

我们后面想加上传感器的话，也是一样的，这些传感器也都要使用 link 然后和底盘的连接也都要使用 joint。

往下面的话，我们可以看到 visual 和 collision。

visual负责模型看起来是什么样，而 collision则负责模型实际的碰撞箱应该是怎么样的。

即，实际看到的和实际参与物理运算的通常不会完全一致。

比如我们的底盘：

<visual name="chassis_visual">
  <geometry>
    <box>
      <size>0.55 0.40 0.12</size>
    </box>
  </geometry>
</visual>

这里我们定义了一个长方体，长 0.55m, 宽 0.40m, 高 0.12m。

然后定义它的碰撞箱：

<collision name="chassis_collision">
  <geometry>
    <box>
      <size>0.55 0.40 0.12</size>
    </box>
  </geometry>
</collision>

由于我们目前的建模很简陋，因此碰撞箱是和视觉一致的。

然后是inertial，表示该物体的惯性属性。

如我们底盘的：

<inertial>
  <mass>12.0</mass>
  <inertia>
    <ixx>0.18</ixx>
    <iyy>0.38</iyy>
    <izz>0.50</izz>
  </inertia>
</inertial>

这部分表示质量 mass为 12kg，惯量矩阵中 ixx=0.18, iyy=0.38,izz=0.50。

对于我们的轮子，我们则没有使用长方体，而是使用圆柱体了(这不是废话么)。

<geometry>
  <cylinder>
    <radius>0.08</radius>
    <length>0.05</length>
  </cylinder>
</geometry>

通过表示半径和长度，我们即可表示该圆柱体。

然后是 joint，用来描述两个 link 之间的连接关系。

比如：

<joint name="front_left_wheel_joint" type="revolute">
  <parent>chassis</parent>
  <child>front_left_wheel</child>
  <axis>
    <xyz>0 1 0</xyz>
  </axis>
</joint>

这里代表父节点为 chassis，子节点为 front_left_wheel。

然后它们两个间的连接方式为 revolute，即转动关节。

如果没有 joint的话，这五个 link 就会是五个独立的零件，而不会成为一台完整的车车，有了 joint后 Gazebo 才知道轮子是挂在底盘上的，且它们会组成一个完整的车。

然后这其中的 axis，表示该往哪个方向转，比如我们这里就是朝 y 方向进行转动。

不过这通常需要和轮子的朝向来配套看，我们的左前轮的 pose 是这样的：

<pose>0.18 0.24 0.08 1.5708 0 0</pose>

在 roll那里它旋转了 90 度后相当于底部是和 x 轴垂直了，因此才会设置为绕 y 轴旋转。

然后是 dynamics，friction， surface 参数，如：

<dynamics>
  <damping>0.2</damping>
  <friction>0.05</friction>
</dynamics>

以及轮子 link 里的：

<surface>
  <friction>
    <ode>
      <mu>1.2</mu>
      <mu2>1.2</mu2>
    </ode>
  </friction>
</surface>

则是更细致的物理参数：

damping：阻尼，防止乱晃。
friction：关节摩擦。
mu / mu2：接触面摩擦系数。

这样，我们就创建里一个这样的小车：

以上。

KiSpace

【Gazebo 学习】260330

260330

Jese__Ki

260330

【Gazebo 学习】260329

Jese__Ki