【ROS-Gazebo】SDF机器人描述格式解析

这篇很好的一点最后讲了加载world的两种方式，通过gazebo直接加载和通过launch加载。

还有SDF格式是在SDF官网有着清晰清晰的介绍的。

转载自：https://www.guyuehome.com/6809

【ROS-Gazebo】SDF机器人描述格式解析

小明工坊

分类：ROS

发布时间 2020.05.12阅读数 2752 评论数 0

什么是SDF？

SDF是一种XML格式，能够描述机器人、静态和动态物体、照明、地形甚至物理学的各方面的信息。SDF可以精确描述机器人的各类性质，除了传统的运动学特性之外，还可以为机器人定义传感器、表面属性、纹理、关节摩擦等；SDF还提供了定义各种环境的方法。包括环境光照、地形，OpenStreetMaps 中的街道以及The Prop Shop中提供的任何模型。

SDF Home​sdformat.org

SDF定义机器人

SDF定义环境

SDF和URDF的区别

SDF和URDF都是基于XML的机器人描述格式。区别在于URDF只能描述单个机器人的运动和动态属性，而无法描述环境信息，也不支持多机器人、闭链（并联）机器人；SDF是相对更新的格式，它可以包含从世界环境到机器人属性相关的全部信息，且支持闭链结构。

尽管SDF格式具备更明显的优点，Gazebo官方也主推SDF格式，甚至已经下架了部分关于URDF的教程。但到目前为止，大多数网络上能找到的中文ROS教程仍然是基于URDF的，部分插件工具也只支持URDF。因此，在选择机器人描述格式时，如果对自己的开发能力有信心且有长期做Gazebo仿真开发的打算，或必须要用到闭链结构的机器人，推荐使用SDF格式；如果是刚入门的新手，还是建议采用教学资源更加丰富的URDF/XACRO格式建立自己的机器人。

SDF格式规范

世界环境（world）的基本结构

前面说到，SDF既可以描述环境信息，也可以描述机器人本身的信息。我们以一个典型的世界文件 example.world看一看SDF世界环境文件的基本结构。为了便于浏览，下面的文件中我删除了三级以上的标签，完整的文件见我的项目:

XM522706601/robotics_tutorial_for_zhihu​github.com

<sdf version='1.6'>

<world name='default'>

<model name='ground_plane'>

定义地面环境

</model>

<light name='sun' type='directional'>

定义环境光照

</light>

<gui fullscreen='0'>

定义界面参数，如用户相机视角的相关参数

</gui>

<gravity> 定义重力加速度 </gravity>

<magnetic_field> 定义磁场 </magnetic_field>

<atmosphere type='adiabatic'/> 定义大气环境

<physics name='default_physics' default='0' type='ode'>

定义物理参数，主要是仿真求解参数

</physics>

<scene>

定义场景参数，包括环境、背景、阴影等

</scene>

<spherical_coordinates>

定义球坐标系，包括类型、海拔、经度、纬度、航向角等（作用暂未知）

</spherical_coordinates>

<model name='unit_box'>

自定义机器人或物体模型

</model>

<state world_name='default'>

定义世界状态，包括仿真时间、真实时间、墙上时间以及各模型的位姿参数等

</state>

</world>

</sdf>

可以看到，SDF格式的环境文件对环境参数做了详细的定义。而更多的机器人或者物体模型，可以利用<model>标签来插入。

模型标签（model）的基本结构

我们的机器人或者其它物体都是以模型标签<model>进行定义并插入到环境中的。下面以一个简单的正方体为例，说明<model>标签的基本结构。

<model name='unit_box'>

<pose frame=''>0.357849 -0.310577 0.5 0 -0 0</pose>

<link name='link'>

<inertial>

惯性参数，包括质量、惯量等

</inertial>

<collision name='collision'>

碰撞参数，用于碰撞检测

</collision>

<visual name='visual'>

可视化参数，用于显示

</visual>

<self_collide>是否检测自碰撞</self_collide>

<enable_wind>是否受到风的影响</enable_wind>

<kinematic>运动学</kinematic>

</link>

</model>

SDF格式中的<model>标签和URDF的<robot>标签结构基本一致，但细节略有不同。每个标签的细节信息，我们可以查阅官方规范文档：http://sdformat.org/spec ，文档分层图表的形式进行说明，查询十分方便。

SDF官方规范文档

SDF文件的使用

SDF格式的world文件既可以利用终端单独加载到gazebo中，也可以利用ros的launch文件进行启动。举例说明，先将example.world下载到Documents目录下。

（1）终端加载

打开一个新终端，执行如下命令：

cd ~/Documents/

gazebo example.world

即可启动gazebo并加载example.world文件：

（2）roslaunch加载

在大型项目中，我们更习惯用launch文件一次性加载模型、控制器、节点等文件。SDF文件同样可以在launch文件中加载。在launch文件中添加如下代码：

<launch>

<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">

<arg name="world_name" value="<your_world>.world"/>

</include>

</launch>

<your_world>即为world文件所在的完整路径，例如：

<launch>

<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">

<arg name="world_name" value="~/Documents/example.world"/>

</include>

</launch>

然后用roslaunch启动launch文件即可。

参考文献

[1] http://sdformat.org/

[2] Gazebo学习随记2 SDF和XML

[3] Gazebo学习总结之制作一个模型及导入网格