URDF（Universal Robot Description Format）——通用機器人描述格式，它是ROS裡邊使用的一種機器人的描述檔案，包含的內容有：連桿、關節，運動學和動力學引數、視覺化模型、碰撞檢測模型等。

到目前為止，本文的主要內容有兩個：（1）將solidworks裡繪製的三連桿機械臂的三維模型轉化為URDF檔案，並在rviz中開啟；（2）在rviz中測試該模型的逆運動學。

一， 將Solidworks模型轉化為URDF檔案

下載sw_urdf_exporter外掛：

下載ROS提供的solidworks轉urdf的外掛安裝檔案（連結）—sw2urdfSetup.exe，安裝之後再開啟solidworks（如果你的solidworks版本無法載入外掛的話，多試幾個版本，本人使用的是2014版本

載入外掛：

進入如下介面，選擇“SW2URDF”外掛並選擇，點選確定載入，如下圖：

繪製機械臂的簡易模型:

本文要研究的是平面三連桿構型的機械臂，一般我們習慣將關節的軸設為Z軸，故在繪製機械臂模型的時候，注意將各個關節的軸的座標定義準確，如下一步驟和圖片所示。

新增座標系和轉軸：

在繪製各個連桿的零件圖的時候，新增各自的座標系和轉軸（其實就是下一個連桿的關節軸），點選選單欄中的“插入”->“參考幾何體”->“座標系”，“基準軸”，5個連桿的座標系和轉軸如下圖所示，從左至右連桿的名稱分別為：base_link(coordinate0，axis0)，link1(coordinate1,axis1)，link2(coordinate2,axis2)，link3(coordinate3,axis3)，gripper(coordinate_gripper)。

在URDF介面設定座標系和轉軸：

開啟要轉換的模型的裝配體，如下圖所示，在工具欄上出現file選項，點擊出現Export to URDF，左邊會出現URDF Exportor的屬性介面：

下面是分別對各個連桿的座標系和轉軸進行設定，使用了前面新增的座標系和軸，具體來說就是：
link1的座標系為coordinate1，繞axis0旋轉，關節型別：revolute；
link2的座標系為coordinate2，繞axis1旋轉，關節型別：revolute；
link3的座標系為coordinate3，繞axis2旋轉，關節型別：revolute；
gripper的座標系為coordinate_gripper，繞axis3，它是固定（fixed）關節。
然後點選“preview and export”：

設定關節極限

需要在紅框處填寫上界和下界，否則在執行的時候會出錯，然後點選“finish”，會生成package檔案，注意預設生成的名字帶有後綴.SLDASM，需要將其改成不帶下標點並且全都為小寫字母的名稱，否則編譯會出錯。

生成package檔案

生成的package檔案如下圖所示：

可以在urdf資料夾裡找到生成的urdf檔案。

修正package檔案內容

我在測試的時候發現生成的package檔案裡有些是錯誤的，直接編譯是無法通過的，需要修正的地方有三個：（1）package.xml裡的的作者郵箱；（2）將urdf資料夾的名字改為robots；（3）將display.launch裡的一個引數改成“True”。

如下所示，預設生成的package.xml裡的email是不合法的，只要改成合法的email就可以了。

  </description>
  <author>me</author>
  <maintainer email="me2email.com" /> //改為合法的email
  <license>BSD</license>
  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>roslaunch</build_depend>

如下所示，display.launch檔案裡的裡的False改為True，否則無法開啟Joint State Publish工具。

<launch>
  <arg
    name="model" />
  <arg
    name="gui"
    default="False" />//將False改為True
  <param
    name="robot_description"
    textfile="$(find manipulator34)/robots/manipulator34.urdf" />

ROS下測試

通過roslaunch 命令啟動display.launch以後，在rviz的介面中將Global Options下的Fixed Frame 由map改為base_link（自己定義的基座的名字），最終效果如下圖所示：

二， 在rviz中進行逆運動學測試

本部分的內容是使用Ｍoveit提供的setup_assistant來配置機械臂的package檔案，需要使用到上一部分生成的URDF檔案。
使用命令

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

開啟setup_assistant：

點選Create New Moveit Configuration Package 匯入URDF檔案（在上一部分已經生成的檔案中找到URDF檔案）

設定Self-Collision，點選Generate Default Collsion Matrix :

設定Virtual Joints，Parent Frame Name應設為world_frame：

Planning Groups設定名稱，選擇運動學求解器，然後點選Add Kin. Chain：

把base_link設定為Base Link，把gripper設定為Tip Link：

設定一個Robot Pose：

End Effectors 和Passive Joints 沒有設定，暫時不知道這兩項有什麼用。
作者資訊的郵箱的格式一定要準確：

然後生成配置檔案，選擇目錄和package的名稱。

執行package 的demo.launch，在rviz中點選機械臂末端的小球和箭頭，隨著末端位置的變化，機械臂的構型會逐漸變化，這就是求解逆運動學的過程。

還可以給定一個起始位置和終點位置，使用OMPL提供的規劃器進行運動規劃：

暫時還不知道如何在rviz中新增障礙物，以後慢慢琢磨。