统一机器人描述格式（URDF）

URDF（Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式）是ROS中一个非常重要的机器人模型描述格式，ROS同时也提供了URDF文件的C++解析器，可以解析URDF文件中使用XML格式描述的机器人模型。URDF模型可以通过文本编辑器创建，若有CAD模型，也可以将CAD模型转化为URDF模型。

link标签

<link>标签用于描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性，包括尺寸（size）、颜色（color）、形状（shape）、惯性矩阵（inertial matrix）、碰撞参数（collision propertes）等。

机器人的link结构基本的URDF描述语法如下：

<link name="<link name>">
<inertial>......</inertial>
	<visual>......</visual>
	<collision>......</collision>
</link>

• <visual>标签用于描述机器人link部分的外观参数；
• <inertial>标签用于描述link的惯性参数；
• 而<collision>标签用于描述link的碰撞属性。

从下图中可以看出，检测碰撞的link区域大于外观可视的区域，这就意味着只要有其他物体与collision区域相交，就认为link发生碰撞。

joint标签

<joint>标签用于描述机器人关节的运动学和动力学属性，包括关节运动的位置和速度限制。根据机器人的关节运动形式，可以将其分为以下六种类型：

关节类型	描述
continuous	旋转关节，可以围绕单轴无限旋转
revolute	旋转关节，类似于continuous，但是有旋转的角度极限
prismatic	滑动关节，沿某一轴线移动的关节，带有位置极限
planar	平面关节，允许在平面正交方向上移动或者旋转
floating	浮动关节，允许进行平移、旋转运动
fixed	固定关节，不允许运动的特殊关节

机器人关节的主要作用是连接两个刚体link，这两个link分别称为parent link和child link，如下图所示。

<joint name="<name of the joint>">
	<parent link="parent_link">
	<child link="child_link">
	<calibration ... />
	<dynamics damping ... />
	<limit effort ... />
</joint>

其中，必须指定joint的parent link和child link，还可以设置关节的其他属性：

• <calibration>：关节的参考位置，用来校准关节的绝对位置；
• <dynamics>：用于描述关节的物理属性，例如阻尼值、物理静摩擦力等，经常在动力学仿真中用到。
• <limit>：用于描述运动的一些极限值，包括关节运动的上下限位置、速度限制、力矩限制等。
• <mimic>：用于描述该关节与已有关节的关系。
• <safety_controller>：用于描述安全控制器参数。

robot标签

<robot>是完整机器人模型的最顶层标签，<link>和<joint>标签都必须包含在<robot>标签内。<robot>标签内可以设置机器人的名称，其基本语法如下：

<robot name="<name of the robot>">
	<link> ...... </link>
	<link> ...... </link>
	<joint> ...... </joint>
	<joint> ...... </joint>
</robot>

gazebo标签

<gazebo>标签用于描述机器人模型在Gazebo中仿真所需要的参数，包括机器人材料的属性、Gazebo插件等。该标签不是机器人模型必需的部分，只有在Gazebo仿真时才需加入。该标签的基本语法如下：

<gazebo reference="link_1">
	<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>

URDF检查

安装相关依赖包sudo apt-get install liburdfdom-tools，输入以下指令即可检查pr2.urdf文件

check_urdf pr2.urdf

URDF可视化

安装相关依赖包sudo apt-get install liburdfdom-tools，输入以下指令即可查看pr2.urdf的结构。

urdf_to_graphiz pr2.urdf