第1章 URDF基础入门
大家好，我是你们这门课的老朋友。做了这么多年机器人运动控制，我越来越觉得 URDF 是所有机器人建模的基石。你想想看，没有它，MoveIt 根本不知道你的机器人长什么样、关节在哪。今天咱们就从零开始，把 URDF 的老底摸清楚。
1.1 什么是URDF？
URDF 全称是 Unified Robot Description Format，统一机器人描述格式。说白了，就是用 XML 写一个机器人的“身份证”。里面记录了机器人有多少个连杆、关节，长什么样子，重量多少，颜色如何。
我记得刚入行那会儿，带我的老工程师扔给我一个 URDF 文件说：“把这个看懂，你就能控制机器人了。” 我当时一脸懵，后来才发现——URDF 就是机器人的骨架。没有它，运动规划、碰撞检测全都无从谈起。
1.2 URDF 文件结构
一个标准的 URDF 文件，根元素是 <robot>，里面主要包含两类东西：<link> 和 <joint>。我个人习惯把 link 想象成骨头，joint 就是连接骨头的关节。
来看一个最简结构：
<robot name="my_first_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：<visual> 只负责显示，不影响物理碰撞。如果你要做仿真，还得加上 <collision> 和 <inertial>。我在项目中遇到过好几次，只写了 visual 没写 collision，结果 Gazebo 里机器人直接穿模……
1.3 XML 语法基础（够用就行）
URDF 基于 XML，但你不需要成为 XML 专家。记住这几条就够了：
- 标签必须成对出现：
<link>...</link>，自闭合标签用<box/>。 - 属性值用引号：
name="base_link"，单引双引都行，保持一致就好。 - 区分大小写：
<visual>不能写成<Visual>。 - 注释：
<!-- 这是注释 -->，调试时很有用。
1.4 第一个URDF模型：单连杆
咱们直接上手。创建一个 single_link.urdf 文件，内容如下：
<?xml version="1.0"?>
<robot name="single_link_demo">
<link name="my_first_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder length="0.3" radius="0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.2 0.4 0.9 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<cylinder length="0.3" radius="0.1"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.001" ixy="0" ixz="0" iyy="0.001" iyz="0" izz="0.001"/>
</inertial>
</link>
</robot>这个模型只有一个圆柱体连杆，蓝色，带碰撞和惯性参数。你可以用 check_urdf 命令验证：
$ check_urdf single_link.urdf如果输出 Robot name is: single_link_demo 且没有报错，恭喜你，第一个 URDF 模型诞生了！
<inertia> 里的数值全写成了 0，结果仿真器直接崩溃。惯性矩阵不能为零，哪怕给个很小的值也行。
1.5 快速对照表：link 子元素
| 子元素 | 是否必须 | 作用 |
|---|---|---|
| visual | 推荐 | 可视化外观，用于显示 |
| collision | 强烈推荐 | 碰撞检测几何体 |
| inertial | 仿真必需 | 质量与惯性张量 |
你可能会问：为什么 collision 和 visual 要分开？我解释一下：显示可以用精细的网格模型，但碰撞检测用简单几何体（盒子、圆柱、球）效率更高。这是工程上的经典取舍。
好了，第一章的内容就到这里。URDF 看起来简单，但它是后面所有章节的根基。下一章我们会深入 link 和 joint 的各种属性，到时候你会发现自己已经能读懂大部分机器人模型了。