3. joint 标签详解

关节 —— 机器人模型的灵魂。没有关节，link 就是一堆孤立的铁块。今天咱们把 joint 标签拆开揉碎，从类型到坐标系，从原点到旋转轴，一次讲透。

3.1 关节类型 —— 选对类型，少走弯路

URDF 里一共定义了六种关节类型。我最早做机械臂时，把 revolute 和 continuous 搞混过，结果仿真时关节一直转圈停不下来…… 你想想看，这俩到底差在哪？

类型	运动方式	典型用途
continuous	无限旋转（无角度限制）	车轮、转台
revolute	旋转，有角度限位	关节臂、舵机
prismatic	直线滑动，有限位	伸缩杆、升降台
fixed	完全固定，无自由度	传感器支架、装饰件
floating	6自由度浮动	无人机、自由体（很少用）
planar	平面运动（2平移+1旋转）	全向轮平台（不常见）

3.2 父子坐标系 —— 谁是谁的爹？

每个 joint 连接两个 link：parent 和 child。说白了，子 link 的坐标原点是根据父 link 算出来的。ROS 的 TF 树就是靠这个搭起来的。

我见过有人把 parent 和 child 写反，结果机器人模型拧成一团。记住：parent 是靠近基座的，child 是末端。

3.3 origin —— 位置和姿态，差一点都不行

<origin xyz="x y z" rpy="roll pitch yaw" /> 定义子关节相对于父关节的偏移。rpy 的单位是弧度。

我调试 AGV 时，因为 origin 的 z 偏移少了 2 毫米，轮子悬空，导航死活不走路。后来才发现…… 嗯，细节是魔鬼。

<joint name="left_wheel_joint" type="continuous">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="left_wheel_link"/>
    <origin xyz="0.2 0.4 -0.05" rpy="0 0 0"/>
    <axis xyz="0 1 0"/>
</joint>

3.4 axis —— 旋转轴或滑动方向

<axis xyz="x y z" /> 定义关节的运动轴。对于旋转关节，就是旋转轴；对于 prismatic，就是滑动方向。向量会被归一化，所以 (1,0,0) 和 (2,0,0) 效果一样。

常见的轴：

• 1 0 0 — 绕 X 轴旋转（横滚）
• 0 1 0 — 绕 Y 轴旋转（俯仰）
• 0 0 1 — 绕 Z 轴旋转（偏航）

对于滑动关节，比如升降台，用 0 0 1 表示上下运动。

3.5 避坑指南 & 个人经验

• 限位别忘写：revolute 和 prismatic 必须加 <limit lower="..." upper="..." effort="..." velocity="..."/>，否则 Gazebo 会罢工。
• fixed 关节也要写 origin：就算不动，偏移量也得对，不然视觉上 link 会错位。
• joint 命名别用中文或特殊符号：ROS 底层不支持，老老实实用小写+下划线。

3.6 完整 joint 示例（revolute 带限位）

<joint name="arm_shoulder" type="revolute">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="upper_arm_link"/>
    <origin xyz="0.0 0.0 0.15" rpy="0 0 0"/>
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <limit lower="-3.14" upper="3.14" effort="30" velocity="1.5"/>
</joint>

这个关节让机械臂在水平面旋转 ±180°，电机扭矩 30 N·m，最大转速 1.5 rad/s。实际项目中，限位要根据物理样机调，别照搬。