欢迎进入机器人建模的世界！这是 ROS 中最直观、最有趣的部分。
URDF (Unified Robot Description Format) 是 ROS 中的标准格式，用来描述机器人的外观（它长什么样）、物理属性（它有多重）以及运动学结构（它的关节怎么动）。
简单来说：如果 C++ 节点是机器人的大脑，那么 URDF 就是机器人的身体。
一、 核心概念：URDF 的“积木”理论
URDF 本质上是一个 XML 文件。构建一个机器人模型，其实就是搭积木。只有两种积木：
- Link (连杆/部件)：
- 机器人的刚体部分。
- 比如：车体底盘、轮子、雷达、机械臂的大臂。
- 属性：Visual (外观，给人看的)、Collision (碰撞体积，物理引擎算的)、Inertial (质量/惯性，算物理运动用的)。
- Joint (关节)：
- 连接两个 Link 的部件。
- 比如：连接轮子和底盘的轴、连接机械臂的舵机。
- 属性：Type (旋转、滑动、固定)、Origin (安装位置)。
核心规则：这就构成了一棵树（Tree）。
- Parent Link (父部件) -> Joint (关节) -> Child Link (子部件)。
二、 实战：编写第一个机器人模型
我们将建立一个非常简单的模型：一个方块形状的底盘，上面顶着一个圆柱形的雷达。
1. 准备工作
创建一个存放描述文件的包（通常以 _description 结尾）：
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg my_robot_description urdf xacro
cd my_robot_description
mkdir urdf
mkdir launch2. 编写 URDF 文件
在 urdf 目录下新建文件 simple_robot.urdf。
<?xml version="1.0"?>
<robot name="my_first_robot"><link name="base_link"><visual><geometry><box size="0.6 0.4 0.2"/> </geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/><material name="blue"><color rgba="0 0 0.8 1"/> </material></visual></link><link name="laser_link"><visual><geometry><cylinder length="0.1" radius="0.05"/></geometry><origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/><material name="white"><color rgba="1 1 1 1"/></material></visual></link><joint name="base_to_laser_joint" type="fixed"><parent link="base_link"/><child link="laser_link"/><origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/></joint></robot>三、 怎么看？(使用 Launch 文件启动)
光有 URDF 是不够的，我们需要通过 Launch 文件把模型加载到 Parameter Server，并启动 RViz。
在 launch 目录下新建 display.launch：
<launch><param name="robot_description" textfile="$(find my_robot_description)/urdf/simple_robot.urdf" /><node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" /><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" /><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find my_robot_description)/urdf.rviz" required="true" />
</launch>四、 运行与调试
- 运行：
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
roslaunch my_robot_description display.launch- 在 RViz 中配置：
- RViz 打开可能是空的。
- Fixed Frame: 设置为
base_link。 - 点击左下角 Add -> 找到 RobotModel -> Add。
- 成功现象：你应该能看到一个蓝色的方块，顶着一个白色的圆柱体。
- 理解 TF 的作用：
- 还记得我们上一节学的 TF 吗？
robot_state_publisher节点读取了你的 URDF，发现base_link和laser_link之间有一个fixed关节，偏移是z=0.15。- 于是它自动向系统广播：
base_link->laser_link的 TF 变换。你不需要手写 TF 广播代码了！
五、 URDF 的进阶细节
1. 关节类型 (Joint Types)
我们在例子中用了 fixed，但机器人是会动的。常用类型如下：
- fixed: 固定不动的（如雷达安装座）。
- continuous: 连续旋转的（如轮子）。
- revolute: 有角度限制的旋转（如机械臂的肘关节，比如 -90度 到 90度）。
- prismatic: 直线滑动的（如升降台）。
2. 物理属性 (Inertial)
如果你只是在 RViz 里看，不需要这个。但如果你想在 Gazebo 仿真器里让它受重力影响掉下来，或者做碰撞检测，必须加 <collision> 和 <inertial>。
<link name="base_link"><visual> ... </visual><collision><geometry><box size="0.6 0.4 0.2"/></geometry></collision><inertial><mass value="10.0"/> <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ... /></inertial>
</link>六、 痛点与解决方案：Xacro
如果你写过复杂的机器人，你会发现 URDF 有个大问题：重复代码太多。
比如一个四轮小车，四个轮子的代码几乎一模一样，只是位置不同。如果用纯 URDF，你得复制粘贴四遍。
解决方案：Xacro (XML Macros)
它是 URDF 的“升级版”，支持变量、宏（函数）和数学计算。
- URDF 写法:
<cylinder radius="0.05" ... />(写死) - Xacro 写法:
<xacro:property name="wheel_radius" value="0.05" />
<cylinder radius="${wheel_radius}" ... />总结建议：
初学者先写纯 URDF 理解结构（Link/Joint）。一旦你觉得复制粘贴很烦，立刻去学 Xacro。
下一步建议：
你已经做出了一个静态的机器人模型。
- 想让它动起来吗？ 我们可以修改 URDF，给轮子加上
continuous关节，并用 GUI 控制它转动。 - 想精简代码吗？ 我可以教你如何把刚才的 URDF 改写成 Xacro 格式，使用宏来定义轮子。
你倾向于哪个？