《精通ROS机器人编程（原书第2版） 》 —3.12　为差速驱动移动机器人创建机器人模型

3.12　为差速驱动移动机器人创建机器人模型

差速轮式机器人在机器人底盘的两端安装两个轮子，整个底盘由一个或两个脚轮支撑。轮子将通过调节速度来控制机器人的移动速度。如果两个马达以相同的速度运行，轮子会向前或向后移动。如果一个轮子的速度比另一个慢，机器人就会转向低速的一边。如果我们想把机器人转动到左边，就减小左轮的速度，反之亦然。

底盘上有两个辅助轮，称为脚轮，它支撑着机器人并根据主轮的移动自由旋转。

这个机器人的URDF模型存放在下载的ROS软件包中。最终的机器人模型如图3-12所示：

图3-12　差速驱动移动机器人

前面的机器人有5个关节和5个连杆。2个主要的关节将轮子连接到机器人上。其余3个是固定关节，2个用于将支撑脚轮连接到机器人主体上，1个用于将底盘连接到机器人主体上。图3-13是该机器人的连接图。

图3-13　差速驱动移动机器人的连杆和关节连接图

我们来看看URDF文件中的部分重要代码。这个URDF文件名为diff_wheeled_robot.xacro，位于下载的ROS软件包内的urdf文件夹中。

这里给出了URDF文件的第一部分。机器人被命名为differential_wheeled_robot，还包含一个名为wheel.urdf.xacro的URDF文件。xacro文件包含轮子的定义及其传动方式。如果我们使用该xacro文件，就可以避免为两个轮子写两套定义。因为两个轮子在形状和大小上是相同的，所以我们采用xacro的定义：

轮子的定义在wheel.urdf.xacro中给出。我们可以指定轮子是否必须放在左边、右边、前面或后面。使用这个宏，我们最多可以创建4个轮子，但目前我们只需要2个：

我们还指定了仿真所需的Gazebo参数。这里提到的是与轮子相关的Gazebo参数。我们可以用gazeboreference标签说明摩擦系数和刚度系数：

我们为轮子定义的关节是连续转动关节，因为在轮子关节中没有任何限值。这里的parent link是机器人底盘，child link是每个轮子：

我们还需要设定每个轮子的transmission标签。该轮子的宏定义如下：

在diff_wheeled_robot.xacro中，我们可以用以下命令来使用 wheel.urdf.xacro中定义的宏：

使用前面的几行代码，我们定义了机器人底盘的左侧和右侧的轮子。机器人底盘是圆柱形的，如上图所示。这里给出了惯性计算的宏定义。xacro代码段将使用圆柱的质量、半径和高度来计算惯性张量，代码如下：

这里给出了启动文件的定义，可用于在RViz中显示该机器人模型。启动文件命名为view_mobile_robot.launch：

与机械臂URDF文件比较，唯一区别是名称不同，其他部分都是一样的。

我们可以使用下面的命令查看移动机器人：

在RViz中机器人的截图如图3-14所示。

图3-14　在RViz中可视化移动机器人与关节状态发布者