第1章：机器人模型URDF基础
大家好，我是你们的老朋友。今天咱们聊聊URDF——这个在Gazebo仿真里绕不开的话题。
URDF全称是Unified Robot Description Format，说白了就是用来描述机器人长什么样的文件格式。你想想看，要让机器人在仿真环境里动起来，总得先告诉计算机它长什么样吧？URDF就是干这个的。
1.1 URDF语法概览
URDF基于XML语法。如果你写过HTML，那上手会很快。我个人习惯把URDF文件看作机器人的「身份证」——它记录了每个零件的名字、尺寸、位置，以及它们之间的连接关系。
一个最基本的URDF文件长这样：
<robot name="my_robot">
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<box size="0.2 0.2 0.1"/>
</geometry>
</visual>
</link>
</robot>
嗯，这里要注意：<robot>是根标签，所有内容都得包在里面。name属性可以随便起，但最好有意义。
<robot>标签，结果Gazebo一直报错。后来我养成了一个习惯——先写根标签，再往里填内容。
1.2 link的定义
link就是机器人的「零件」。一个轮子、一个手臂、一个摄像头——每个刚体部件都是一个link。每个link可以包含三部分：
- visual：视觉显示，就是你在Gazebo里看到的样子
- collision：碰撞检测，决定了机器人能不能穿过障碍物
- inertial：惯性参数，影响运动时的物理表现
我记得有一次做移动机器人项目，只定义了visual没定义collision，结果机器人直接穿墙而过。嗯，那场面挺尴尬的。
来看一个完整的link示例：
<link name="wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.02"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.02"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="0.1"/>
<inertia ixx="0.0001" ixy="0" ixz="0"
iyy="0.0001" iyz="0"
izz="0.0001"/>
</inertial>
</link>
1.3 joint的定义
joint是连接两个link的「关节」。没有joint，机器人就是一盘散沙。joint有几种常见类型：
| 类型 | 说明 | 典型用途 |
|---|---|---|
| fixed | 固定连接，不能动 | 底盘和支架 |
| revolute | 旋转关节，有角度限制 | 机械臂关节 |
| continuous | 连续旋转，无限制 | 车轮 |
| prismatic | 滑动关节 | 升降台 |
来看一个joint的例子：
<joint name="wheel_joint" type="continuous">
<parent link="base_link"/>
<child link="wheel"/>
<origin xyz="0.1 0 0" rpy="0 0 0"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
这里parent是父link，child是子link。origin定义了子link相对于父link的位置。axis指定了旋转轴。你想想看，如果轴设错了，轮子可能横着转——我在项目里真遇到过。
1.4 在Gazebo中加载机器人模型
写好了URDF，怎么让Gazebo认识它？有两种方式：
- 直接加载URDF文件：用
robot_state_publisher发布模型 - 转换成SDF格式：Gazebo原生支持SDF，URDF会自动转换
我个人推荐用第一种，因为URDF更通用，ROS生态里大部分工具都支持URDF。
启动命令很简单：
roslaunch gazebo_ros empty_world.launch
rosrun gazebo_ros spawn_model -file my_robot.urdf -urdf -model my_robot
嗯，这里要注意：spawn_model会把模型放到Gazebo世界里。如果模型没出现，八成是URDF语法有问题。
1.5 知识体系结构图
下面这张图帮你理清本章的核心逻辑：
1.6 实战小贴士
写URDF时，有几个坑我踩过，分享给你：
- 坐标轴方向：ROS里x向前，y向左，z向上。别搞反了，否则机器人会倒着走。
- 单位统一：长度用米，质量用千克。我见过有人用厘米，结果模型小得看不见。
- 命名规范：link和joint的名字别用中文，也别用空格。用下划线连接，比如
left_wheel。
check_urdf命令检查URDF语法。我每次写完都会跑一遍，能省不少调试时间。
好了，URDF的基础就聊到这儿。记住：link是零件，joint是连接，两者配合才能组成完整的机器人。下一节咱们会深入URDF的进阶用法，包括如何添加传感器和传动装置。