16. 机器人模型 — URDF 与 robot_state_publisher
概述
本示例通过 demo_xmake_robot_description 包，演示如何管理 URDF 机器人模型并通过 launch 文件加载。
ROS 2 知识点：URDF 格式、robot_state_publisher、joint_state_publisher
xmake 知识点：urdf/ 约定目录自动安装、phony target 纯数据包
ROS 2 知识
URDF
URDF（Unified Robot Description Format）描述机器人的物理结构：
<robot name="simple_robot">
<link name="base_link">
<visual>
<geometry><box size="0.5 0.3 0.1"/></geometry>
</visual>
</link>
<joint name="base_to_sensor" type="fixed">
<parent link="base_link"/>
<child link="sensor_link"/>
<origin xyz="0.2 0.0 0.1"/>
</joint>
</robot>
robot_state_publisher
将 URDF 和关节状态发布为 TF 变换，使 RViz 等工具可以可视化机器人模型。
示例代码
xmake.lua 构建配置
-- urdf/ 和 launch/ 目录自动安装
target("demo_xmake_robot_description_marker")
set_kind("phony")
这是一个纯数据包 — 没有 C++ 代码，只包含 URDF 和 launch 文件。phony target 确保 ament_xmake 规则被触发。
构建与运行
colcon build --packages-select demo_xmake_robot_description
source install/setup.bash
ros2 launch demo_xmake_robot_description display.launch.py
验证
# 验证 URDF 已安装
ls install/demo_xmake_robot_description/share/demo_xmake_robot_description/urdf/
# 查看 robot_description 参数
ros2 param get /robot_state_publisher robot_description
xmake 知识点小结
| 特性 | 说明 |
|---|---|
urdf/ 自动安装 | 约定目录，无需显式声明 |
| phony target | 纯数据包的最小 target |
内容扩展
以下资源可帮助你深入了解本章涉及的技术领域。
开源项目
- xacro — URDF 宏语言（减少重复）
- urdf — URDF 解析库
- SDF (Gazebo) — 仿真描述格式（URDF 超集）
工具
- check_urdf — URDF 语法校验
- urdf_to_graphviz — URDF 树形图生成