ROS | xacro模型—阿克曼（Ackermann）四輪小車模型

• 1. 模型描述
• 2. xacro模型與URDF模型的差別
• • 2.1 URDF模型存在的問題
  • 2.2 xacro模型的特點
• 3. xacro優化方法
• • 3.1 常量定義
  • 3.2 常量使用
  • 3.3 宏定義
  • 3.4 宏調用
  • 3.5 檔案包含
• 4. 建立xacro檔案
• 5. xacro模型顯示
• • 5.1 将xacro檔案轉化成URDF檔案
  • 5.2 直接調用xacro檔案解析器
  • 5.3 啟動Rviz

Github連結： https://github.com/chanchanchan97/ROS

1. 模型描述

本項目的目的是建立一個基于阿克曼轉向機構（Ackermann steering）的自動駕駛小車模型，該模型在之前URDF模型的基礎上修改了前輪轉向軸的形狀與位置，修改了前端攝像頭的位置和尺寸，并且添加了雷射雷達和樹莓派的簡易模型。

2. xacro模型與URDF模型的差別

2.1 URDF模型存在的問題

(1) 模型冗長，重複内容過多；

(2) 參數修改麻煩，不便于二次開發；

(3) 沒有參數計算功能。

2.2 xacro模型的特點

(1) 精簡模型代碼

• 建立宏定義
• 檔案包含

(2) 提供可程式設計接口

• 常量
• 變量
• 數學計算
• 條件語句

3. xacro優化方法

3.1 常量定義

<xacro:property name="M_PI" value="3.14159"/>
           

定義标簽：xacro:property後面跟兩個參數屬性：

• name所定義的常量名；
• value常量名對應的常量值。

3.2 常量使用

<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0"/>
           

定義标簽：

${ }在括号裡使用常量，也可以進行數學運算（所有數學運算都會轉換成浮點數進行，以保證運算精度）。

3.3 宏定義

<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> 
           

定義标簽：xacro:macro 後面跟兩個參數屬性：

• name宏定義的名字類似函數名；
• params類似函數參數，也可以是字元串。

3.4 宏調用

<cylinder_inertial_matrix m="1" r="0.025" h="0.02"/>
           

定義标簽：

首先調用宏定義的名字，然後為參數指派。

3.5 檔案包含

<xacro:include filename="$(find smartcar_description)/urdf/xacro/smartcar_sim.xacro"/>
           

定義标簽：

xacro:include $(find+功能包)=包的具體路徑

4. 建立xacro檔案

在urdf檔案夾下建立一個新的檔案夾xacro，并且在xacro檔案夾中建立一個.xacro檔案。

5. xacro模型顯示

5.1 将xacro檔案轉化成URDF檔案

在xacro檔案夾中打開一個新的終端，輸入以下指令：

$ rosrun xacro xacro.py smartcar.xacro > smartcar.urdf
           

此時xacro檔案夾下會生成一個.urdf檔案。

5.2 直接調用xacro檔案解析器

這種方法更為常見，在launch檔案中加入如下代碼，進而實作.xacro檔案的轉換。

<arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find smartcar_description)/urdf/xacro/smartcar.xacro'" />
	
<param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />
           

5.3 啟動Rviz

打開一個新的終端，輸入以下指令，啟動Rviz，檢視所建立的模型。

$ roslaunch smartcar_description smartcar_rviz.launch