ROS和ROS2借助智能大模型的学习和研究方法

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视频：

ROS和ROS2借助智能大模型的学习和研究方法

ROS/ROS2:

roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=green_cube.urdf

ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=green_cube.urdf

首先，我们来深入解析两条命令：roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=green_cube.urdf 和 ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=green_cube.urdf。这两条命令分别用于在 ROS 1 和 ROS 2 中启动一个名为 urdf_tutorial 的包中的可视化节点，并传递一个 URDF 模型文件作为参数。

ROS 1 命令解析：roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=green_cube.urdf
包名：urdf_tutorial 是 ROS 包的名字，这个包应该包含你所需的 URDF 文件、launch 文件和其他相关资源。
launch 文件：display.launch 是一个 XML 格式的 ROS 1 启动文件，它定义了要启动的节点、节点之间的连接、参数设置等。
参数传递：model:=green_cube.urdf 是一个传递给 display.launch 文件的参数。在 launch 文件中，这个参数通常会被用来设置某个节点的参数，比如 robot_description，它定义了机器人的 URDF 模型。
工作原理：当执行这个命令时，ROS 1 会查找 urdf_tutorial 包中的 display.launch 文件，并根据其中的定义启动相应的节点。同时，它会将 model 参数的值设置为 green_cube.urdf，并在启动过程中将这个值传递给需要的节点。
ROS 2 命令解析：ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=green_cube.urdf
包名：同样，urdf_tutorial 是 ROS 2 包的名字。
launch 文件：display.launch.py 是一个 Python 格式的 ROS 2 启动文件。与 ROS 1 的 XML 格式不同，ROS 2 使用了更现代的 Python API 来定义启动过程。
参数传递：model:=green_cube.urdf 同样是一个参数，但它被传递给 display.launch.py 文件。在 Python 启动文件中，这个参数可以通过 launch.substitutions.LaunchConfiguration 或 launch.actions.DeclareLaunchArgument 等 API 来获取和使用。
工作原理：当执行这个命令时，ROS 2 会查找 urdf_tutorial 包中的 display.launch.py 文件，并执行其中的 Python 代码来启动节点。在代码执行过程中，它会处理传递进来的 model 参数，并将其用于配置节点或设置参数。
关键点对比
文件格式：ROS 1 使用 XML 格式的 launch 文件，而 ROS 2 使用 Python 格式的 launch 文件。
API：ROS 1 和 ROS 2 的 launch 系统使用了不同的 API。ROS 1 主要依赖于 XML 标签来定义启动过程，而 ROS 2 则提供了更灵活的 Python API。
参数传递：在两种系统中，参数都可以通过命令行传递给 launch 文件。但在 ROS 2 中，参数的处理和使用更加灵活和强大。
节点配置：在 ROS 2 中，节点的配置和启动更加模块化和可重用。你可以使用 Python 代码来动态地创建和配置节点，这在 ROS 1 中是比较困难的。
总的来说，ROS 2 的 launch 系统提供了更多的灵活性和功能，使得启动和配置 ROS 应用程序变得更加容易和强大。同时，由于 ROS 2 使用了更现代的 Python 语言，它也更容易与其他 Python 库和工具集成。

ROS

在ROS（Robot Operating System）中创建一个URDF（Unified Robot Description Format）文件通常是为了描述机器人的结构、视觉和物理特性。URDF是XML格式的文件，它扩展了SDF（Simulation Description Format）并整合了URDF和XACRO的功能。以下是一个简单教程，教你如何创建一个描述绿色立方体的URDF文件。

1. 安装必要的ROS包
首先，确保你已经安装了ROS和一些必要的依赖包，比如xacro。

bash
sudo apt-get install ros-<your_ros_distribution>-xacro
将 <your_ros_distribution> 替换为你使用的ROS发行版本，例如noetic。

2. 创建一个ROS包
使用 catkin_create_pkg 命令创建一个新的ROS包，例如 my_robot_description：

bash
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg my_robot_description urdf xacro
3. 创建URDF文件
在 my_robot_description 包内创建一个文件夹 urdf，然后在其中创建一个文件 green_cube.urdf:

bash
cd ~/catkin_ws/src/my_robot_description
mkdir urdf
touch urdf/green_cube.urdf
编辑 green_cube.urdf 文件，添加以下内容：

xml
<robot name="green_cube">

<link name="cube">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/> 
</geometry>
<material name="green">
<color rgba="0 1 0 1"/> 
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/> 
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="1.0"/> 
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
<ixx value="0.01"/> 
<iyy value="0.01"/>
<izz value="0.01"/>
<ixy value="0.0"/>
<ixz value="0.0"/>
<iyz value="0.0"/>
</inertial>
</link>


<joint name="cube_joint" type="fixed">
<parent link="world"/>
<child link="cube"/>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
</joint>
</robot>
4. 验证URDF文件
你可以使用 urdf_parser 和 check_urdf 来验证你的URDF文件是否正确。

首先，确保你已经安装了 urdfdom 工具：

bash
sudo apt-get install ros-<your_ros_distribution>-urdfdom
然后，执行以下命令来检查URDF文件：

bash
check_urdf urdf/green_cube.urdf
如果没有错误输出，说明你的URDF文件是有效的。

5. 在RViz中可视化
为了可视化你的绿色立方体，可以创建一个launch文件。在 my_robot_description 包的根目录下创建一个 launch 文件夹，并在其中创建一个 display.launch 文件：

bash
cd ~/catkin_ws/src/my_robot_description
mkdir launch
touch launch/display.launch
编辑 display.launch 文件，添加以下内容：

xml
<launch>
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(find my_robot_description)/urdf/green_cube.urdf'" />
<include file="$(find rviz)/launch/rviz.launch">
<arg name="display_config" value="$(find my_robot_description)/launch/display_config.rviz"/>
</include>
</launch>
注意：display_config.rviz 是一个可选的RViz配置文件，你可以手动创建并配置它，或者直接在RViz中手动配置显示。

6. 启动RViz
现在，你可以启动RViz并显示你的绿色立方体：

bash
roslaunch my_robot_description display.launch
在RViz中，你应该能看到一个绿色的立方体，如果没有，请确保在“Add”按钮下添加了 RobotModel 显示类型。

总结
通过以上步骤，你已经成功创建了一个描述绿色立方体的URDF文件，并在RViz中进行了可视化。这是一个非常基础的示例，但它展示了URDF文件的基本结构和内容。你可以进一步扩展这个文件，添加更多的链接和关节，以描述更复杂的机器人结构。

这些错误信息指出了你的URDF文件中的几个问题，并提供了修复建议。让我们逐一解决这些问题：

错误： [ERROR] [1726654584.393937518]: Inertial element must have inertia element
问题： <inertial> 标签中缺少必要的 <inertia> 子标签。
修复：在 <inertial> 标签中添加 <inertia> 标签，并指定 ixx, iyy, izz, ixy, ixz, iyz 的值。
错误： [ERROR] [1726654584.396002697]: Could not parse inertial element for Link [cube]
问题：解析 <inertial> 元素时出错，可能是由于格式不正确或缺少必要的子元素。
修复：确保 <inertial> 标签格式正确，包含 <mass>, <origin>, 和 <inertia> 子标签。
错误： [ERROR] [1726654584.396253111]: Failed to build tree: parent link [world] of joint [cube_joint] not found. This is not valid according to the URDF spec. Every link you refer to from a joint needs to be explicitly defined in the robot description. To fix this problem you can either remove this joint [cube_joint] from your urdf file, or add "<link name="world" />" to your urdf file.
问题： URDF文件中引用了名为 world 的父链接，但在文件中未定义。
修复：在URDF文件顶部添加 <link name="world"/> 定义，或者如果 world 链接不是必需的（通常用于固定关节），可以考虑移除 cube_joint 或更改其父链接到已定义的链接。
修复后的 green_cube.urdf 文件应如下所示：

xml
<robot name="green_cube">

<link name="world"/>


<link name="cube">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/> 
</geometry>
<material name="green">
<color rgba="0 1 0 1"/> 
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/> 
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="1.0"/> 
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
<inertia ixx="0.01" iyy="0.01" izz="0.01" ixy="0.0" ixz="0.0" iyz="0.0"/>
</inertial>
</link>


<joint name="cube_joint" type="fixed">
<parent link="world"/>
<child link="cube"/>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
</joint>
</robot>
确保所有标签都正确闭合，并且属性值用引号括起来。现在，你的URDF文件应该能够正确解析，并且在RViz中可视化时不会出现错误。

当你使用 roslaunch 命令来启动一个 ROS（Robot Operating System）节点，并且指定了一个 URDF（Unified Robot Description Format）文件时，你需要确保几个关键点：

ROS包和URDF文件的存在：确保你有一个名为 urdf_tutorial 的 ROS 包，并且在该包的某个目录下有一个名为 green_cube.urdf 的文件。
launch文件：确保在 urdf_tutorial 包的 launch 文件夹中有一个名为 display.launch 的文件。这个文件应该包含启动 RViz 或其他可视化工具的配置。
launch文件的内容：display.launch 文件应该包含正确的参数传递，以便能够加载你指定的 URDF 文件。通常，这会涉及到设置一个参数，比如 robot_description，来指向你的 URDF 文件的内容。
环境设置：确保你的 ROS 环境已经正确设置，包括 source /opt/ros/<distro>/setup.bash（根据你的 ROS 发行版替换 <distro>）和 source ~/catkin_ws/devel/setup.bash（如果你是在一个工作空间中工作的话）。
正确的模型路径：在 roslaunch 命令中，model:=green_cube.urdf 是一个传递给 launch 文件的参数。确保这个参数在 display.launch 文件中被正确使用，通常是通过一个 <arg> 标签和一个 <param> 标签来实现的。
例如，你的 display.launch 文件可能看起来像这样：

xml
<launch>

<arg name="model" default="default_model.urdf"/>


<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(find urdf_tutorial)/urdf/$(arg model)'" />


<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find urdf_tutorial)/rviz.rviz" />
</launch>
注意，上面的例子使用了 xacro 来处理 URDF 文件，这是一种常见的做法，因为 XACRO 文件可以包含宏和变量，使 URDF 文件更加模块化和可重用。如果你的 green_cube.urdf 实际上是一个 XACRO 文件（通常扩展名为 .xacro），你需要确保文件扩展名正确，并且在 <param> 标签中使用 xacro 命令来处理它。

如果你的 green_cube.urdf 是一个纯 URDF 文件，不需要 xacro 处理，那么你可以直接设置 robot_description 参数为文件的内容，或者使用 rosparam load 命令从文件加载参数。

最后，确保你在正确的目录下运行 roslaunch 命令，通常是在你的 ROS 工作空间的根目录或包含 urdf_tutorial 包的目录下。

如果你遇到任何错误，请检查 ROS 的日志输出，它通常会提供关于问题所在的详细信息。

ROS2

在 ROS 2 中，与 ROS 1 相比，有一些关键的变化，特别是在启动文件和参数传递方面。首先，ROS 2 通常使用 Python 格式的启动文件（.launch.py），而不是 XML 格式。其次，参数传递和节点配置的方式也有所不同。

如果你有一个名为 urdf_tutorial 的 ROS 2 包，并且想要使用 display.launch.py 来启动一个可视化节点，同时传递一个 URDF 文件作为参数，你需要确保以下几点：

ROS 2 包和 URDF 文件：确保你的 ROS 2 工作空间中已经包含了 urdf_tutorial 包，并且在该包的某个目录下有一个名为 green_cube.urdf 的文件。
launch 文件：在 urdf_tutorial 包的 launch 文件夹中应该有一个名为 display.launch.py 的 Python 文件。这个文件应该包含启动节点和配置参数的必要代码。
launch 文件的内容：display.launch.py 应该使用 ROS 2 的启动 API 来配置和启动节点。这通常涉及到创建一个 LaunchDescription 对象，并添加 Node 和其他相关的配置。
参数传递：在 ROS 2 中，你可以通过 Node 的 parameters 属性或者直接在 LaunchDescription 中使用 set_param 方法来设置参数。对于你的用例，你可能需要设置一个参数（比如 robot_description）来指向 green_cube.urdf 文件的内容。
环境设置：确保你的 ROS 2 环境已经正确设置，包括 source /opt/ros/<distro>/setup.bash（根据你的 ROS 2 发行版替换 <distro>）和 source ~/ros2_ws/install/setup.bash（如果你是在一个工作空间中工作的话）。
正确的命令格式：你的命令 ros2 launch urdf_tutorial display.launch.py model:=green_cube.urdf 看起来几乎正确，但是需要注意的是，model:=green_cube.urdf 这部分应该是传递给 display.launch.py 的一个参数，该参数需要在启动文件中被正确处理。
下面是一个简单的 display.launch.py 示例，它启动了一个假设的可视化节点，并设置了 robot_description 参数：

python
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
from launch.substitutions import ThisLaunchFileDir
from launch.actions import SetEnvironmentVariable, DeclareLaunchArgument

def generate_launch_description():
# 声明一个参数，可以在命令行中覆盖
model_param = DeclareLaunchArgument(
'model',
default_value='green_cube.urdf',
description='The URDF model to load'
)

# 设置环境变量或参数（根据需要选择）
# 这里我们假设有一个环境变量 ROS_MASTER_URI 需要设置（这只是一个例子）
set_env = SetEnvironmentVariable(
name='ROS_MASTER_URI',
value='http://localhost:11311'
)

# 创建节点并设置参数
visualization_node = Node(
package='your_visualization_package', # 替换为实际的包名
namespace='visualization',
executable='your_visualization_node', # 替换为实际的节点可执行文件
parameters=[
{'robot_description': [ThisLaunchFileDir(), '/', model_param]} # 假设你的URDF文件在当前launch文件所在目录
],
output='screen' # 输出到屏幕
)

# 创建并返回 LaunchDescription 对象
ld = LaunchDescription([
model_param,
set_env,
visualization_node
])

return ld
注意：上面的代码只是一个示例，并不完全符合你的用例，因为 robot_description 通常不是直接传递给可视化节点的参数。在实际情况中，你可能需要使用一个专门的 ROS 2 服务或节点来加载和处理 URDF 文件，并将其内容发布到参数服务器或其他适当的地方。

对于 ROS 2 和 URDF 的处理，通常你会有一个专门的节点或服务来解析 URDF 文件，并将其转换为 ROS 2 可以使用的格式（例如，通过 robot_state_publisher 发布到 /tf 或 /tf_static 主题）。然后，你的可视化节点可以订阅这些主题来获取机器人的状态信息并进行可视化。

最后，请确保你的 green_cube.urdf 文件路径正确，并且 urdf_tutorial 包已经正确安装和配置在你的 ROS 2 工作空间中。如果遇到任何错误，请检查 ROS 2 的日志输出以获取更多信息。