第3章 · URDF基础语法
URDF 说白了就是机器人的“骨架描述语言”。你想想看，要让一个机器人动起来，总得先告诉系统它长什么样、有哪些零件、关节怎么转吧？URDF 就是干这个的。这一章我们就把它的语法拆开揉碎，从 XML 基础到每个标签的用法，一次性讲清楚。
XML 基础 —— 别被尖括号吓到
URDF 本质上是 XML 的一种方言。如果你写过 HTML，那 XML 对你来说就是小菜一碟。每个标签都用 < > 包起来，成对出现，比如 <robot>...</robot>。属性写在标签名后面，值用双引号括起来。
xmllint 检查一遍。
<robot> 标签 —— 整个模型的根
每个 URDF 文件最外层必须是 <robot>。它有两个必填属性：name 和 xmlns（命名空间）。我个人习惯把 name 设成机器人的型号，比如 my_rover。
<robot name="my_rover" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<!-- 所有 link 和 joint 都写在这里面 -->
</robot>嗯，这里要注意：xmlns:xacro 不是必须的，但如果你后面要用 XACRO 宏（第19章会讲），最好提前加上。
<link> 标签 —— 机器人的“骨头”
每个刚体部件就是一个 <link>。比如底盘、轮子、机械臂的连杆。它必须有一个 name 属性，而且名字在整个文件里不能重复。我在项目里吃过亏：两个 link 都叫 base，结果 robot_state_publisher 直接罢工。
一个典型的 link 包含三部分：
- 视觉（visual） —— 长什么样，用什么几何体，什么颜色。
- 碰撞（collision） —— 物理引擎算碰撞时用的形状，通常比视觉简单。
- 惯性（inertial） —— 质量、重心、惯性张量。没有它，仿真里的机器人会像纸片一样飘。
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<box size="0.4 0.3 0.1"/>
</geometry>
<material name="blue">
<color rgba="0 0.4 0.8 1"/>
</material>
</visual>
<collision>
<geometry>
<box size="0.4 0.3 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<inertial>
<mass value="2.0"/>
<inertia ixx="0.01" ixy="0" ixz="0" iyy="0.01" iyz="0" izz="0.01"/>
</inertial>
</link>urdf_to_graphviz 检查模型，但惯性不对只能靠经验。
<joint> 标签 —— 让零件动起来
关节连接两个 link，定义它们的相对运动。每个 joint 必须有 name 和 type。type 有六种：revolute、continuous、prismatic、fixed、floating、planar。最常用的是 revolute（旋转关节）和 fixed（固定关节）。
关节内部需要指定：
parent和child—— 谁是谁的父级。父级通常是靠近基座的 link。origin—— 关节原点在父级坐标系下的位置和姿态。axis—— 旋转轴或移动轴的方向向量。limit—— 对于可动关节，必须设置lower、upper、effort、velocity。
<joint name="wheel_joint" type="revolute">
<parent link="base_link"/>
<child link="left_wheel"/>
<origin xyz="0.2 0.15 0" rpy="0 0 0"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
<limit lower="-3.14" upper="3.14" effort="10" velocity="1.0"/>
</joint>origin 的 rpy 用弧度制，别写成角度，否则关节会歪到离谱。
URDF 文件格式规范 —— 细节决定成败
写 URDF 就像写代码，有规有矩才能不出错。下面是我总结的几个硬性规范：
| 规范项 | 要求 | 反例 / 说明 |
|---|---|---|
| 文件后缀 | .urdf 或 .xacro | 不要用 .xml，ROS 工具可能不识别 |
| 编码 | UTF-8 | 中文注释？可以，但最好全英文，避免跨平台乱码 |
| 标签闭合 | 所有标签必须闭合 | <link>...</link> 或自闭合 <material/> |
| 命名规则 | link/joint 名称只能用字母、数字、下划线 | 不要用空格、连字符，否则解析报错 |
| 单位 | 长度：米，角度：弧度，质量：千克 | 我曾经把轮距写成厘米，结果模型缩成玩具车 |
| 根标签 | 只能有一个 <robot> | 多根标签会导致解析失败 |
你想想看，如果单位搞错了，机器人要么变成巨人，要么变成蚂蚁。我刚开始学的时候，把 origin 的 z 写成 0.05 米，结果轮子陷进地里一半。后来养成习惯，所有尺寸都用米，角度用弧度，再也没出过这种低级错误。
axis 里写了 xyz="0 0 0"，Gazebo 直接报错“axis cannot be zero vector”。记住，旋转轴必须是非零向量。还有，limit 里的 effort 和 velocity 别设成 0，否则关节像焊死了一样。
好了，URDF 基础语法就这些。说白了就是 <robot> 包着 <link> 和 <joint>，再加上一堆属性。下一章我们亲手写一个完整的 URDF 模型，到时候你会觉得这东西其实挺简单的。