3. 模型文件与SDFormat：从零搭建你的第一张桌子

好，我们正式开始接触仿真世界的「建筑材料」——模型文件。

你可能已经听说过URDF，它是ROS里描述机器人的标准格式。但Gazebo用的却是SDF。这两个东西到底什么关系？我该用哪个？别急，我们一个一个说清楚。

3.1 什么是SDF？

SDF，全称是Simulation Description Format，翻译过来就是「仿真描述格式」。说白了，它就是一套用来描述仿真场景中所有物体的「说明书」。

你想想看，仿真世界里有什么？有地面、有桌子、有机器人、有灯光、有传感器……这些东西的位置、形状、颜色、物理属性，总得有个统一的方式告诉Gazebo吧？SDF就是干这个的。

我个人习惯把SDF理解成「仿真世界的HTML」。HTML描述网页的结构，SDF描述仿真场景的结构。它用标签化的方式，把每个物体的信息组织得清清楚楚。

核心要点：SDF是Gazebo的原生格式，它比URDF更强大，支持更丰富的仿真特性。

3.2 SDF与URDF的区别

很多初学者会问：既然ROS用URDF，为什么Gazebo不用？

嗯，这里有个历史原因。URDF诞生得早，当时ROS团队设计它的时候，主要考虑的是机器人运动学描述——关节、连杆、传动这些。但后来发现，做仿真还需要摩擦力、惯性矩阵、传感器参数、甚至灯光和地形……URDF就有点力不从心了。

我在项目中遇到过这样的情况：用URDF描述一个简单的四轮小车，结果想加个摄像头，还得额外写一堆插件配置，非常别扭。后来换成SDF，一个文件搞定所有。

对比项 SDF URDF
设计目标 完整的仿真场景描述 机器人运动学描述
支持多机器人 ✅ 原生支持 ❌ 需要额外处理
支持传感器 ✅ 内置支持 ❌ 需要插件
支持物理属性 ✅ 丰富且精确 ✅ 基础支持
支持场景元素 ✅ 灯光、地形、重力等 ❌ 不支持
版本迭代 持续更新（SDFormat 1.10+） 基本稳定

简单总结：做仿真，优先用SDF。如果你是从ROS项目迁移过来的URDF模型，Gazebo也提供了转换工具，但我建议你直接学SDF，一步到位。

3.3 编写第一个SDF文件：一张静态桌子

光说不练假把式。我们来写一个最简单的SDF文件——一张桌子。它不会动，没有关节，就是一个静态物体。

先创建文件：my_table.sdf

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.7">
  <model name="my_table">
    <static>true</static>
    <link name="table_top">
      <collision name="top_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>1.2 0.8 0.05</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="top_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>1.2 0.8 0.05</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.8 0.6 0.4 1</ambient>
          <diffuse>0.8 0.6 0.4 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
      <pose>0 0 0.8 0 0 0</pose>
    </link>

    <link name="leg_1">
      <collision name="leg_1_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="leg_1_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
          <diffuse>0.3 0.3 0.3 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
      <pose>-0.55 -0.35 0.375 0 0 0</pose>
    </link>

    <link name="leg_2">
      <collision name="leg_2_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="leg_2_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
          <diffuse>0.3 0.3 0.3 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
      <pose>0.55 -0.35 0.375 0 0 0</pose>
    </link>

    <link name="leg_3">
      <collision name="leg_3_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="leg_3_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
          <diffuse>0.3 0.3 0.3 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
      <pose>-0.55 0.35 0.375 0 0 0</pose>
    </link>

    <link name="leg_4">
      <collision name="leg_4_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="leg_4_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.05 0.05 0.75</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
          <diffuse>0.3 0.3 0.3 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
      <pose>0.55 0.35 0.375 0 0 0</pose>
    </link>
  </model>
</sdf>

这个文件描述了一张木色桌面、四条黑色桌腿的桌子。桌面尺寸1.2米×0.8米，厚度5厘米，高度0.8米。每个部件都同时定义了collision（碰撞体）和visual（可视化体），这是SDF的标准做法。

小技巧：碰撞体可以比可视化体简单一些，节省计算资源。比如桌腿的碰撞体用长方体就够了，没必要用圆柱体。

3.4 使用 gz model 命令加载模型

文件写好了，怎么把它放进Gazebo里？

Gazebo提供了一个命令行工具：gz model。用法很简单：

# 启动Gazebo（先开一个空场景）
gz sim empty.sdf

# 在另一个终端中，加载我们的桌子模型
gz model --load -m my_table.sdf

如果你用的是Gazebo Classic（旧版本），命令稍有不同：

# 启动Gazebo
gazebo

# 插入模型
gz model --spawn-file my_table.sdf --model-name my_table

加载成功后，你应该能在仿真场景中看到一张桌子。如果看不到，检查一下文件路径是否正确，或者Gazebo是否在运行状态。

注意：我曾经犯过一个低级错误——在Gazebo还没完全启动时就执行了加载命令，结果模型没加载进去。后来我养成了习惯：等Gazebo界面稳定显示后再执行gz model命令。

3.5 本章知识体系

为了让你更直观地理解SDF的结构，我画了一张图：

sdf model (name="my_table") static: true link (×5) link 内部 collision visual pose SDF文件结构：根节点 → model → link → collision/visual/pose 根标签 模型标签 链接标签

从这张图你可以看到，SDF的结构是树状的。最外层是<sdf>，里面可以包含多个<model>，每个模型由若干<link>组成，每个link又包含碰撞体、可视化体和位置信息。

嗯，到这里你应该对SDF有了基本的认识。它不复杂，就是一套标签语言，把仿真世界里的东西描述清楚。下一节我们会继续深入，看看如何给桌子加上物理属性，让它变得「真实」起来。

课后练习：试着修改桌子的颜色，或者把桌面改成圆形。用gz model重新加载，看看效果。

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