1. SDF建模簡介

在使用ROS進行機器人開發(fā)的時候前酿，仿真是非常重要的一個環(huán)境珊佣，而Gazebo是與ROS兼容性最好的仿真器之一副砍。在使用Gazebo仿真的時候溜歪，需要先對環(huán)境和機器人進行建模抄肖，而Gazebo仿真建模的標準格式就是SDF（sdformat）久信，ROS中機器人的描述標準格式為URDF，兩者均采用xml語言漓摩，在一定程度上具有一定相似性裙士，但是是不兼容的。至于SDF與URDF的選擇管毙，以及為什么選擇SDF腿椎，可以參考 小明工坊 的文章，總結的非常好夭咬，這里不再重復啃炸。

• 為什么選擇SDF？
• SDF規(guī)范文檔與模型資源
• SDF的建模與使用
• ERB：模塊化生成SDF模型
• SDF與URDF的相互轉換

SDF文件采用xml語言編寫卓舵，直接編寫sdf文件非常不友好南用。

URDF也是采用xml語言編寫，但是采用xacro工具掏湾，可以定義宏變量與宏模塊裹虫，然后復用這些變量和宏模塊，基于宏的方式的使得編寫xml變得相對友好融击，既減少了代碼量筑公，又節(jié)省了建模時間。

• 先編寫robot.xacro尊浪，然后使用xacro工具匣屡，解析生成robot.urdf文件涩拙。

不幸的是xacro不支持sdf文件的宏定義的書寫，小明工坊 提到的ERB：模塊化生成SDF模型的方法是基于ERB的方案耸采，明顯感覺不如xacro使用方便，然后目前網(wǎng)上也沒發(fā)現(xiàn)有為sdf開發(fā)出一個類似于xacro的插件工育，于是虾宇，自己動手，豐衣足食如绸，便由此產生了xacro4sdf插件嘱朽。

• xacro4sdf開源地址：https://github.com/gezp/xacro4sdf

2 xacro4sdf的安裝

pip安裝方式

#install by pip
pip install xacro4sdf 

源碼安裝方式

# install from source code
git clone https://github.com/gezp/xacro4sdf.git
cd xacro4sdf && sudo python3 setup.py install

3 xacro4sdf的簡單介紹

xacro4sdf支持類似于xacro的Properties和Macros的功能，通過定義宏怔接，然后使用宏搪泳，極大復用了代碼，即減少了代碼量扼脐，又節(jié)省了建模時間岸军。雖然xacro4sdf開發(fā)靈感來源于xacro，但是使用API完全不同于xacro瓦侮，一方面功能相對更加少艰赞，不支持block參數(shù)等，另一方面使用相對也更加簡單肚吏。<br />xacro4sdf支持tag

• <xacro_define_property> ：變量定義
• <xacro_define_macro> ：宏模塊定義
• <xacro_macro> ：宏模塊使用
• <xacro_include_definition> ：引用其他文件中的<xacro_define_property> 和<xacro_define_macro>
• <xacro_include_model> ：引用其他文件中的model方妖，即<model>...</model>之間的內容。（不推薦使用）

xacro4sdf支持${xxx}方式的數(shù)學表達式

• 與xacro使用方式類似罚攀。

xacro4sdf還提供了一些預定義的宏党觅，可直接使用

<!--macro defination:inertia-->
<xacro_define_macro name="inertia_cylinder" params="m r l">
<xacro_define_macro name="inertia_box" params="m x y z">
<xacro_define_macro name="inertia_sphere" params="m r">
<!--macro defination:geometry-->
<xacro_define_macro name="geometry_cylinder" params="r l">
<xacro_define_macro name="geometry_box" params="x y z">
<xacro_define_macro name="geometry_sphere" params="r">
<xacro_define_macro name="geometry_mesh" params="uri">
<!--macro defination:visual_collision_with_mesh-->
<xacro_define_macro name="visual_collision_with_mesh" params="prefix uri">

4 xacro4sdf的簡單使用

首先編寫一個sdf.model.xacro文件（必須.xacro結尾）

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.7">
    <!--definition of property-->
    <xacro_define_property name="h" value="0.2" />
    <xacro_define_property name="mass" value="0.2" />
    <!--definition of macro-->
        <xacro_define_macro macro_name="inertia_box" params="m x y z">
        <mass>${m}</mass>
        <inertia>
            <ixx>${m*(y*y+z*z)/12}</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>${m*(x*x+z*z)/12}</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>${m*(x*x+y*y)/12}</izz>
        </inertia>
        </xacro_define_macro>
    <!--rplidar a2-->
    <model name='rplidar_a2'>
        <link name="link">
            <inertial>
                <pose>0 0 0.02 0 0 0</pose>
                <xacro_macro name="inertia_box" m="0.5" x="${h}" y="${h+0.1}" z="${2*h}"/>
            </inertial>
            <collision name="collision">
                <xacro_macro name="geometry_mesh" uri="model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae"/>
            </collision>
            <visual name="visual">
                <xacro_macro name="geometry_mesh" uri="model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae"/>
            </visual>
        </link>
    </model>
</sdf>      

• 其中inertia_box和geometry_mesh 為預定義好的宏，可直接使用斋泄，這里重新定義了宏inertia_box ( 即覆蓋了預定義的宏杯瞻，這里只是為了演示<xacro_define_macro>的使用）

使用xacro4sdf進行轉化

xacro4sdf model.sdf.xacro

生成的model.sdf結果如下

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!-- =================================================================================== -->
<!-- |    This document was autogenerated by xacro4sdf from model.sdf.xacro            | -->
<!-- |    EDITING THIS FILE BY HAND IS NOT RECOMMENDED                                 | -->
<!-- =================================================================================== -->
<sdf version="1.7">
  <!--definition of property-->
  <!--definition of macro-->
    <!--rplidar a2-->
    <model name="rplidar_a2">
        <link name="link">
            <inertial>
                <pose>0 0 0.02 0 0 0</pose>
                <mass>0.5</mass>
                <inertia>
                    <ixx>0.01041666666666667</ixx>
                    <ixy>0</ixy>
                    <ixz>0</ixz>
                    <iyy>0.008333333333333335</iyy>
                    <iyz>0</iyz>
                    <izz>0.005416666666666668</izz>
                </inertia>
            </inertial>
            <collision name="collision">
                <geometry>
                    <mesh>
                        <uri>model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae</uri>
                    </mesh>
                </geometry>
            </collision>
            <visual name="visual">
                <geometry>
                    <mesh>
                        <uri>model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae</uri>
                    </mesh>
                </geometry>
            </visual>
        </link>
    </model>
</sdf>

• 更多使用詳情參考https://github.com/gezp/xacro4sdf中的readme.md。

5. 最后

SDF建模小Tip：

• 先使用SW是己，blender等3D建模工具進行建模又兵，然后再把各個模塊（依照可活動關節(jié)分離）導出STL或dea文件。
• 然后編寫SDF文件（采用xacro4sdf 宏工具可簡化SDF文件編寫）卒废，使用xacro4sdf可輕松采用模塊化的建模方式沛厨，可分成幾個文件分別構建模塊，然后再進行組裝摔认。

如果你覺得xacro4sdf工具對你有用的話逆皮，希望可以在GitHub上給一個star. (●'?'●)

• https://github.com/gezp/xacro4sdf