一.創建一個7-DOF機械臂機器人
創建一個名為seven_dof_arm.xacro的文件，寫入相應的代碼，其關節名稱如下：
bottom_joint
shoulder_pan_joint
shoulder_pitch_joint
elbow_roll_joint
elbow_pitch_joint
wrist_roll_joint
wrist_pitch_joint
gripper_roll_joint
finger_joint1
finger_joint2
二.解析7-DOF機械臂的xacro模型
我們將在這個機器人上定義10個連桿和9個關節，在機器人夾爪中定義2個連桿和2個關節。
1.使用常量
在xacro中使用常量可以讓機器人的描述更簡短、更可讀。我們定義了每個連桿的角度-弧度換系數、PI值、長度 、高度和寬度：
<xacro:property name="deg_to_rad" value="0.01745329251994329577"/> <xacro:property name="M_PI" value="3.14159"/> <xacro:property name="elbow_pitch_len" value="0.22" /> <xacro:property name="elbow_pitch_width" value="0.04" /> <xacro:property name="elbow_pitch_height" value="0.04" />
2.使用宏
在以下代碼中定義了宏，避免重復並使代碼更加簡短。如下：
85 <xacro:macro name="inertial_matrix" params="mass">
86 <inertial>
87 <mass value="${mass}" />
88 <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.5" iyz="0.0" izz="1. 0" />
89 </inertial>
90 </xacro:macro>
這是慣性矩陣宏的定義，其中我們用mass作為參數。
92 <xacro:macro name="transmission_block" params="joint_name">
93 <transmission name="tran1">
94 <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
95 <joint name="${joint_name}">
96 <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</ha rdwareInterface>
97 </joint>
98 <actuator name="motor1">
99 <hardwareInterface>hardware_interface/PositionJointInterface</ha rdwareInterface>
100 <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
101 </actuator>
102 </transmission>
103 </xacro:macro>
在這段代碼中我們可以看到使用transmission（傳動)標簽的定義。
transmission標簽將關節與執行機構相關聯。它定義了我們在某一關節中使用的傳動類型，馬達的類型即參數。
它還定義了我們與ROS控制器通信時使用的硬件接口的類型。
3.包含其他xacro文件
我們可以通過使用xacro : include標簽包含傳感器的xacro定義來擴展xacro的功能。下面代碼片段展示了如何在機器人xacro中包含傳感器定義：
<xacro:include filename="$(find mastering_ros_robot_description_pkg)/urd f/sensors/xtion_pro_live.urdf.xacro"/>
在這里我們包含了一個叫做Asus Xtion pro的傳感器的xacro定義，當解析xacro文件時，這個定義被展開
使用"$(find mastering_ros_robot_description_pkg)/urd f/sensors/xtion_pro_live.urdf.xacro"/>我們就可以訪問傳感器的xacro定義，
其中find是查找當前mastering_ros_robot_description_pkg軟件包的位置。
4.使用機器人夾爪
機器人夾爪用於抓取和放置物體，夾爪屬於簡單的連接類型，他有2個關節，每個關節都是滑動關節，以下是一個夾爪關節的joint定義：
440 <joint name="finger_joint1" type="prismatic">
441 <parent link="gripper_roll_link"/>
442 <child link="gripper_finger_link1"/>
443 <origin xyz="0.0 0 0" />
444 <axis xyz="0 1 0" />
445 <limit effort="100" lower="0" upper="0.03" velocity="1.0"/>
446
447
448 <safety_controller k_position="20"
449 k_velocity="20"
450 soft_lower_limit="${-0.15 }"
451 soft_upper_limit="${ 0.0 }"/>
452
453
454 <dynamics damping="50" friction="1"/>
455 </joint>
在這里，夾爪的第一個關節由gripper_roll_link和gripper_finger_link1構成，第二個關節由gripper_roll_link和gripper_finger_link2構成。
連接結構如圖所示：
5.在RViz中查看7-DOF機械臂
建立好機器人的模型后，我們可以在RViz中查看設計好的xacro文件，並使用關節狀態發布者(joint state publisher)節點控制每個關節，使用機器人狀態發布者(robot state publisher)節點發布機器人狀態。
可以使用名為view_arm.launch的啟動文件去啟動機器人仿真，代碼如下：
1 <launch> 2 <arg name="model" /> 3 <!-- Parsing xacro and setting robot_description parameter --> 4 5 <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find mastering_ros_robot_description_pkg)/urdf/seven_dof_arm.xacro" /> 6 7 8 <!-- Setting gui parameter to true for display joint slider --> 9 <param name="use_gui" value="true"/> 10 11 <!-- Starting Joint state publisher node which will publish the joint v alues --> 12 <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="jo int_state_publisher" /> 13 14 <!-- Starting robot state publish which will publish tf --> 15 <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="st ate_publisher" /> 16 17 <!-- Launch visualization in rviz --> 18 <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mastering_ros_ robot_description_pkg)/urdf.rviz" required="true" /> 19 20 </launch>
使用以下命令啟動URDF：
$ roslaunch mastering_ros_robot_description_pkg view_arm.launch
該機器人將在RViz上顯示，且同時打開了關節狀態發布者(joint state publisher)的GUI
如圖所示：
理解關節狀態發布者
關節狀態發布者(joint state publisher)是一個ROS軟件包，常用於與機器人的每個關節進行交互。該軟件包包含joint_state_publisher節點，該節點將從URDF模型中找到非固定關節，
並以sersor_msgs/JointState的消息格式發布每一個關節的關節狀態值。
在前面的啟動文件view_arm.launsh中，我們啟動了joint_state_publisher節點並將一個命名為use_gui的參數設置為true，如下所示：
9 <param name="use_gui" value="true"/> 10 11 <!-- Starting Joint state publisher node which will publish the joint values --> 12 <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_st ate_publisher" />
如果我們將use_gui設置為true，那么joint_state_publisher節點將顯示一個基於滑動條控件的窗口來控制每個關節。
關節的下限位值和上限位值將取自joint標簽內的limit標簽相關聯的上下限位數據。
理解機器人狀態發布者
機器人狀態發布者(robot state publisher)軟件包可以將機器人的狀態發布到tf，此軟件包訂閱了機器人的關節狀態，使用URDF模型的運動表示來發布
每個連桿的3D姿態，我們可以在啟動文件中使用以下代碼來實現機器人狀態發布者節點：
14 <!-- Starting robot state publish which will publish tf --> 15 <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="stat e_publisher" />
在前面的啟動文件view_arm.launch中，我們啟動了這個節點來發布機械臂的tf，我們可以通過點擊RViz上的tf選項可視化機器人的變換。