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【附带源码】机械臂MoveIt2极简教程（一）、moveit2安装
【附带源码】机械臂MoveIt2极简教程（二）、move_group交互
【附带源码】机械臂MoveIt2极简教程（三）、URDF/SRDF介绍

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在移动机器人中，一般只需要URDF（Unified Robot Description Format）模型描述文件就够了，但是在机械臂操作中，仅仅一个URDF不够，还需要SRDF（Semantic Robot Description Format）。你可以把URDF理解成乐高里面的积木和说明书，有了它，你就可以搭出一个机器人。而SRDF则更像详细说明书。

1. URDF

MoveIt2从URDF中导入一个机械臂，URDF是ROS1\ROS2通用的机器人模型描述格式。

1.1 URDF相关资源

URDF ROS 维基百科：网址链接

URDF教程：网址链接

solidworks URDF插件：网址链接 你可以通过solidworks导出一个URDF的机器人模型。

1.2 小技巧

下面有几个注意事项，确保你生成的URDF手册能够在moveit2中使用。

1.2.1 关节名称

	关节名称不应该包含特殊字符 -,[,],(,),

1.2.2 安全限制

	机器人关节限位。机械臂的每个关节并不是都能做360°旋转的，就像人的关节一样。因此必须在URDF手册里写明每个关节所对应的限制条件。

举个例子：

<safety_controller k_position="100" k_velocity="1.5" soft_lower_limit="-2.857" soft_upper_limit="2.857"/>

soft_lower_limit和soft_upper_limit描述了该关节的关节位置限制。moveit2将会把这两个参数和hard limits进行对比，选择最保守的值来运行机器人模型。

soft_lower_limit和soft_upper_limit如果是0.0，那么该关节无法旋转移动了。所以每个参数要设置的很合理。

1.2.3 碰撞检测

MoveIt2使用网格来进行碰撞检测。（就是我们常说的栅格地图中的栅格）
URDF允许可视化和碰撞检测的栅格分开设置。通常来说，可视化栅格会更加具体，也更好看，但是碰撞栅格就会简单一点。当检测机械臂连杆是否碰撞时，网格中三角形的数量影响碰撞检测的耗时。一般整个机器人的三角形数量控制在几千个左右。

1.2.4 测试URDF

ROS的URDF包提供了check_urdf工具，可以用来检测你写的URDF文件是否正确。

sudo apt install liburdfdom-tools
check_urdf pr2.urdf

打印信息如下：

robot name is: pr2
---------- Successfully Parsed XML ---------------
root Link: base_footprint has 1 child(ren)
    child(1):  base_link
        child(1):  base_laser_link
        child(2):  bl_caster_rotation_link
            child(1):  bl_caster_l_wheel_link
            child(2):  bl_caster_r_wheel_link
        child(3):  br_caster_rotation_link
            child(1):  br_caster_l_wheel_link
            child(2):  br_caster_r_wheel_link
        child(4):  fl_caster_rotation_link
            child(1):  fl_caster_l_wheel_link
            child(2):  fl_caster_r_wheel_link
        child(5):  fr_caster_rotation_link
            child(1):  fr_caster_l_wheel_link
            child(2):  fr_caster_r_wheel_link
        child(6):  torso_lift_link
            child(1):  head_pan_link
                child(1):  head_tilt_link
                    child(1):  head_plate_frame
                        child(1):  sensor_mount_link
                            child(1):  double_stereo_link
                                child(1):  narrow_stereo_link

也可以可视化输出

urdf_to_graphiz pr2.urdf

会输出有个pdf文件，列出了所有模型信息。

1.3 URDF例子

在ROS社区，有很多的URDF例子可以让你去学习和参考:网址

pr2机器人：适配ros melodic和noetic版本

2. SRDF

SRDF详细配置了关节组，包括默认的机器人配置、碰撞检测信息、机器人位姿变换等。推荐的生成SRDF方式是利用MoveIt Setup Assistant。

2.1 虚拟关节

URDF只描述了机器人的物理关节。但是虚拟关节也是需要的。因为在世界坐标系中，常常要定义机器人连杆之间的位姿变换。对于移动机器人，比如pr2机器人，会有一个灵活可变的虚拟关节连接着机器人和世界坐标；对于固定工业机械臂，会有一个固定虚拟关节连接机械臂和世界坐标。

其实就是world到base_link的关系。

2.2 被动关节

被动关节就是机器人中非驱动的关节。比如移动机器人里面除了差分驱动轮连接的关节以外，都是被动关节。被动关节是在SRDF里面单独设置的，确保他们在运动规划和控制流程中无法被直接控制。

2.3 组

MoveIt2中有一个核心概念：Group（组）。有时叫关节组，或者规划组。组包含多个关节和连杆的集合。

所有的运动规划与控制都是以组作为基本单元进行控制。

2.3.1 关节组

一系列关节组成的组。

每个关节的child link都默认包含在组中。

2.3.2 连杆组

一系列连杆组成的组。

这些连杆的parent joint也会包含在组中。

记忆：一个joint和它的子link是一个整体。

2.3.3 Serial Chain

serial chain是由base_link和tip link以及中间多个关节、连杆组成。头是base_link，尾巴是tip link。

2.3.4 组的集合

组和组之间也可以进行集合，形成更大的组。

2.4 末端执行器

机器人中的某些特定组叫末端执行器。它一般是通过固定关节连接到手臂上。

2.5 自碰撞

默认的自碰撞矩阵生成器会搜索机器人link坐标系上其他的成对links，目的是为了防止碰撞检测，降低运动规划处理时间。当这些成对的links处在碰撞中、未发生碰撞、在默认位置碰撞、相邻连杆条件下，是无法使能的。采样密度规定了检测自碰撞时需要有多少个机器人位姿。高采样密度会耗算力；低采样密度可能会造成关节有更大可能性被禁用。默认值是10000个碰撞检测。

2.6 机器人姿态

SRDF存储了机器人的固定配置。配置都会自带一个字符串类型的id用以区分。id也会被用来恢复配置。

2.7 SRDF文件说明

通用的文件格式如下：

<?xml version="1.0"?>

 <!-- This does not replace URDF, and is not an extension of URDF.
      This is a format for representing semantic information about the robot structure.
      A URDF file must exist for this robot as well, where the joints and the links that are referenced are defined -->
 <robot name="some robot"