第2章：机器人模型URDF基础：编写简单的差速驱动机器人URDF模型
做机器人仿真，第一步就是得有个“身体”。
URDF，全称是Unified Robot Description Format。说白了，就是用一个XML文件，把你的机器人长什么样、关节怎么动、传感器装在哪，统统告诉Gazebo。我个人习惯，每次新建项目，第一件事就是把这个骨架搭好。
核心知识点：URDF由（刚体部件）和
2.1 底盘：机器人的“腰”
底盘是整个机器人的基座。所有东西都长在它上面。
我一般用一个扁圆柱体来表示底盘。为什么是圆柱？因为仿真里碰撞检测简单，而且差速转向时不容易卡住。你想想看，方形的底盘在转弯时，边角很容易和障碍物“打架”。
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder length="0.15" radius="0.20"/>
</geometry>
<material name="blue">
<color rgba="0.2 0.2 0.8 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder length="0.15" radius="0.20"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="2.0"/>
<inertia ixx="0.01" ixy="0.0" ixz="0.0"
iyy="0.01" iyz="0.0"
izz="0.02"/>
</inertial>
</link>我的小技巧：惯性矩阵（inertia）很多人随便填。我在项目中吃过亏——填太小，机器人一加速就翻；填太大，转向反应迟钝。对于0.2m半径、2kg的底盘，ixx和iyy给0.01，izz给0.02，基本够用。
2.2 轮子：驱动力的来源
差速驱动，顾名思义，左右轮独立驱动。转向靠速度差。
轮子需要两个：左轮和右轮。它们通过旋转关节（continuous joint）连到底盘上。注意，轮子的位置要对称，否则机器人会跑偏。
<link name="left_wheel">
<visual>
<geometry>
<cylinder length="0.04" radius="0.05"/>
</geometry>
<material name="black">
<color rgba="0.1 0.1 0.1 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder length="0.04" radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="0.2"/>
<inertia ixx="0.0001" ixy="0.0" ixz="0.0"
iyy="0.0001" iyz="0.0"
izz="0.0002"/>
</inertial>
</link>
<joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
<parent link="base_link"/>
<child link="left_wheel"/>
<origin xyz="-0.10 0.15 -0.05" rpy="0 0 0"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>这里有个坑：axis xyz="0 1 0"表示轮子绕Y轴旋转。为什么？因为轮子立起来时，它的圆柱轴线是Y方向。我曾经把轴线设成X轴，结果轮子在地上“横着滚”，那画面……嗯，不提了。
2.3 万向轮：防止“狗啃泥”
差速底盘只有两个驱动轮，不稳定的。必须加一个或两个万向轮（caster wheel）做支撑。
万向轮用固定关节（fixed joint）连到底盘上，不需要旋转。它就是个“小跟班”，跟着底盘到处跑。
<link name="caster_wheel">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.02"/>
</geometry>
<material name="grey">
<color rgba="0.5 0.5 0.5 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<sphere radius="0.02"/>
</geometry>
</collision>
</link>
<joint name="caster_joint" type="fixed">
<parent link="base_link"/>
<child link="caster_wheel"/>
<origin xyz="0.15 0.0 -0.07" rpy="0 0 0"/>
</joint>注意：万向轮的位置要放在底盘前方或后方，不能和驱动轮在同一横截面上。否则机器人会像跷跷板一样前后摇晃。我刚开始做时，把万向轮放在两个驱动轮中间，结果仿真一开始就“点头”，调试了半天才发现是重心问题。
2.4 激光雷达：机器人的“眼睛”
避障靠什么？激光雷达。在URDF里，它就是一个传感器link，装在底盘顶部。
我习惯用圆柱体表示雷达的外壳，然后通过Gazebo插件给它加上激光扫描功能。这里先只做外观模型。
<link name="laser_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder length="0.03" radius="0.04"/>
</geometry>
<material name="red">
<color rgba="0.8 0.2 0.2 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder length="0.03" radius="0.04"/>
</geometry>
</collision>
</link>
<joint name="laser_joint" type="fixed">
<parent link="base_link"/>
<child link="laser_link"/>
<origin xyz="0.0 0.0 0.10" rpy="0 0 0"/>
</joint>雷达装在底盘正上方，高度0.1米。这样它就能360度扫描周围环境，没有遮挡。
2.5 知识体系总览
下面这张图，是我自己总结的URDF差速底盘结构。你看一眼，心里就有谱了。
2.6 完整模型整合
把上面所有部件拼在一起，就是一个完整的URDF文件。我习惯把每个link和joint按顺序写，底盘在最上面，然后是轮子、万向轮、传感器。这样结构清晰，后期改参数也方便。
避坑指南：我曾经把轮子的origin坐标算反了，结果左轮和右轮位置互换，机器人一启动就原地转圈。检查了半小时才发现是Y轴符号写反了。所以，写坐标时一定要画个草图，确认正方向。
差速驱动模型的关键参数就三个：轮距（左右轮间距）、轮径、底盘离地高度。这三个值决定了机器人的运动学特性。轮距越大，转向越稳但越迟钝；轮径越大，速度越快但扭矩越小。具体怎么选，得看你实际的应用场景。
好了，模型写好了。下一步就是把它丢进Gazebo里，看看能不能动起来。