직접 패키지를 만들고, 이동 로봇을 만들어서 키보드를 활용해 맵에서 움직여보자.

body.xacro

URDF의 확장으로 사용되며, XML 형식을 통해 로봇 모델을 더 간결하고 가독성이 높게 표현할 수 있도록 도와준다. Xacro 파일은 XML 형식을 가지고 있지만, 일반적으로 URDF 파일에서 반복되는 부분을 매크로로 정의하여 재사용할 수 있다.

URDF vs SDF

1. URDF (Unified Robot Description Format):
   • 로봇 모델링 및 시뮬레이션에서 주로 사용
   • ROS(로봇 운영체제)와의 통합이 용이하며, ROS 시스템과 함께 사용하기에 적합
   • 로봇의 기하학적 구조, 관절, 무게, 중심, 관성 등을 설명하는 데에 사용
   • 주로 로봇의 모델링, 시각화, 운동학적 및 다이내믹 모델링에 사용
2. SDF (Simulation Description Format):
   • 로봇 외부 환경과 시뮬레이션 환경의 모든 객체를 설명하는 데에 사용
   • Gazebo와 같은 시뮬레이션 환경에서 주로 사용되며, 로봇 이외의 물체나 환경 요소를 설명하는 데에 적합
   • 로봇의 외부 환경, 센서, 카메라, 물리적 특성 등을 정의하는 데에도 사용
   • ROS와는 독립적으로 사용되며, 시뮬레이션 환경의 객체 및 물리적 특성을 설명하는 데에 사용

Code

• link : 로봇의 각 부분을 나타내는 링크를 정의하는 요소
• visual : 시각적으로 표현되는 부분을 정의하는 요소
• collision : 충돌 감지를 위해 사용되는 부분을 정의하는 요소
• inertial : 링크의 관성 특성을 정의하는 요소, 질량과 관성 텐서를 정의
• joint : 두 링크를 연결하는 구조를 정의, 두 링크 사이의 상대적인 운동 정의
  • axis : 조인트의 회전 축 정의
  • parent : 조인트의 부모링크 정의
  • child : 조인트의 자식 링크 지정
  • origin : 조인트의 원점 정의, 부모 링크 기준으로 자식 링크의 상대적인 위치를 나타냄
    • body_rf_wheel 조인트의 경우:
      • xyz="0.7 -0.6 0": 이 조인트의 원점은 x축으로 0.7, y축으로 -0.6, z축으로 0에 위치합니다. 이는 로봇의 몸체(link="body")를 기준으로 상대적인 위치를 나타낸다. 따라서, 바퀴는 몸체의 오른쪽 앞쪽에 위치하게 된다.
    • body_rb_wheel 조인트의 경우:
      • xyz="-0.7 -0.6 0": 이 조인트의 원점은 x축으로 -0.7, y축으로 -0.6, z축으로 0에 위치합니다. 이 또한 로봇의 몸체(link="body")를 기준으로 상대적인 위치를 나타낸다. 따라서, 바퀴는 몸체의 왼쪽 앞쪽에 위치하게 된다.
• transmission : 각 바퀴의 관절과 해당 관절을 제어하기 위한 엑추에이터 및 하드웨어 인터페이스에 대한 정보 제어
• gazebo : Gazebo 시뮬레이션 환경에서 skid steer 드라이브 컨트롤러를 사용하는 플러그인을 정의 → 로봇의 움직임을 제어하고 시뮬레이션에서 로봇을 움직이게 함
  • plugin: Gazebo에 추가되는 플러그인을 정의
  • name: 플러그인의 이름을 지
  • filename: 플러그인이 위치한 파일의 이름을 지정
  • updateRate: 플러그인의 업데이트 속도를 설정
  • robotNamespace: 로봇 네임스페이스를 설정
  • leftFrontJoint, rightFrontJoint, leftRearJoint, rightRearJoint: 각각 왼쪽 앞, 오른쪽 앞, 왼쪽 뒤, 오른쪽 뒤 바퀴에 대한 조인트 이름을 설정
  • wheelSeparation: 바퀴 사이의 거리를 설정
  • wheelDiameter: 바퀴의 지름을 설정
  • torque: 각 바퀴에 적용되는 토크의 한도를 설정, 각 바퀴가 회전하는데 필요한 힘의 한계
  • robotBaseFrame: 로봇의 베이스 프레임을 설정
  • topicName: 로봇 제어에 사용되는 토픽의 이름을 설정
  • broadcastTF: True로 설정하면 로봇의 TF(broadcast transform)를 발행

<?xml version="1.0"?>

    <robot xmlns:xacro="<http://www.ros.org/wiki/xacro>" name="mobile_robot">

    <link name="body">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="2 1 0.7"/>
            </geometry>
        </visual>

        <collision>
            <geometry>
                <box size="2 1 0.7"/>
            </geometry>
        </collision>

        <inertial>
          <mass value="4"/>
          <inertia ixx="0.4967" ixy="0.0" ixz="0" iyy="1.4967" iyz="0" izz="1.6667"/>
        </inertial>
    </link>

<!--............................................rf_wheel...................................................... -->  

    <link name= "rf_wheel">
        <visual>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </visual>
      
        <collision>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	            <geometry>
	                <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	            </geometry>
        </collision>

        <inertial>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/> 
            <mass value="1"/>
            <inertia ixx="0.06583" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.06583" iyz="0.0" izz="0.125"/>
        </inertial>
    </link>

    <joint name="body_rf_wheel" type="continuous">
        <axis xyz="0 1 0"/>
        <parent link="body"/>
        <child link="rf_wheel"/>
        <origin rpy="0 0 0" xyz="0.7 -0.6 0"/>
        <limit effort="100" velocity="1.0"/>  
    </joint>

<!--............................................rb_wheel...................................................... -->        

    <link name= "rb_wheel">
        <visual>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </visual>
      
        <collision>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </collision>

        <inertial>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/> 
            <mass value="1"/>
            <inertia ixx="0.06583" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.06583" iyz="0.0" izz="0.125"/>
        </inertial>
    </link>

    <joint name="body_rb_wheel" type="continuous">
        <axis xyz="0 1 0"/>
        <parent link="body"/>
        <child link="rb_wheel"/>
        <origin rpy="0 0 0" xyz="-0.7 -0.6 0"/>
        <limit effort="100" velocity="1.0"/>
    </joint>

<!--............................................lf_wheel...................................................... -->      

    <link name= "lf_wheel">
        <visual>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </visual>
      
        <collision>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </collision>

        <inertial>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/> 
            <mass value="1"/>
            <inertia ixx="0.06583" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.06583" iyz="0.0" izz="0.125"/>
        </inertial>
    </link>

    <joint name="body_lf_wheel" type="continuous">
        <axis xyz="0 1 0"/>
        <parent link="body"/>
        <child link="lf_wheel"/>
        <origin rpy="0 0 0" xyz="0.7 0.6 0"/>
        <limit effort="100" velocity="1.0"/>
    </joint>

<!--............................................lb_wheel...................................................... -->  

    <link name= "lb_wheel">
        <visual>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </visual>
      
        <collision>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/>
	        <geometry>
	            <cylinder length="0.2" radius="0.5"/>
	        </geometry>
        </collision>

        <inertial>
	        <origin rpy="1.570795 0 0" xyz="0 0 0"/> 
            <mass value="1"/>
            <inertia ixx="0.06583" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.06583" iyz="0.0" izz="0.125"/>
        </inertial>
    </link>

    <joint name="body_lb_wheel" type="continuous">
        <axis xyz="0 1 0"/>
        <parent link="body"/>
        <child link="lb_wheel"/>
        <origin rpy="0 0 0" xyz="-0.7 0.6 0"/>
        <limit effort="100" velocity="1.0"/>
    </joint>

<!--............................................trnasmission...................................................... -->  

    <transmission name="rf_transmission">
        <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
        <actuator name="rf_motor">
            <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
        </actuator>
        <joint name="body_rf_wheel">
            <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</hardwareInterface>
        </joint>
    </transmission>

    <transmission name="rb_transmission">
        <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
        <actuator name="rb_motor">
            <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
        </actuator>
        <joint name="body_rb_wheel">
            <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</hardwareInterface>
        </joint>
    </transmission>

    <transmission name="lf_transmission">
        <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
        <actuator name="lf_motor">
            <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
        </actuator>
        <joint name="body_lf_wheel">
            <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</hardwareInterface>
        </joint>
    </transmission>

    <transmission name="lb_transmission">
        <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
        <actuator name="lb_motor">
            <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
        </actuator>
        <joint name="body_lb_wheel">
            <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</hardwareInterface>
        </joint>
    </transmission>

    <gazebo>
        <plugin name="skid_steer_drive_controller" filename="libgazebo_ros_skid_steer_drive.so">
   	        <updateRate>100.0</updateRate>
   	        <robotNamespace>/</robotNamespace>
   	        <leftFrontJoint>body_lf_wheel</leftFrontJoint>
   	        <rightFrontJoint>body_rf_wheel</rightFrontJoint>
   	        <leftRearJoint>body_lb_wheel</leftRearJoint>
   	        <rightRearJoint>body_rb_wheel</rightRearJoint>
  	        <wheelSeparation>0.2</wheelSeparation>
  	        <wheelDiameter>0.4</wheelDiameter>
	        <torque>100</torque>
  	        <robotBaseFrame>body</robotBaseFrame>
  	        <topicName>cmd_vel</topicName>
  	        <broadcastTF>false</broadcastTF>
  	    </plugin>
    </gazebo>

</robot>