机器人模型在urdf中漂移

Question

虚拟机ubuntu16.04，ros kinetic版本，gazebo7
使用官方提供的开源pepper机器人模型，在gazebo软件中添加机器人模型。使用xacro描述文件，机器人在gazebo中疯狂震动。使用urdf描述文件，机器人在gazebo中偏移原点，呈倾倒姿势，在一点点向地上倒去。这个问题该如何解决？

Answer 1

让【宝码香车】来帮你解答，本回答参考DeepSeek编写，并整理提供，如果还有疑问可以点击头像关注私信或评论。

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在Gazebo中使用URDF或Xacro描述的机器人模型时，出现漂移、震动或倾倒的问题，通常是由于以下几个原因导致的：

1. 质量属性不正确：机器人的质量、惯性矩阵等物理属性设置不正确，导致Gazebo无法正确模拟机器人的物理行为。
2. 关节约束问题：关节的约束（如阻尼、摩擦等）设置不当，可能导致机器人震动或漂移。
3. 坐标系对齐问题：机器人的坐标系与Gazebo的世界坐标系没有正确对齐，导致机器人偏移或倾倒。
4. Gazebo插件问题：某些Gazebo插件可能没有正确加载或配置，导致物理模拟出现问题。

解决方案

1. 检查质量属性和惯性矩阵

确保每个连杆的质量和惯性矩阵设置正确。可以使用以下公式计算惯性矩阵（假设连杆为长方体）：

<inertial>
  <mass value="1.0"/>  # 连杆的质量
  <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>  # 质量中心
  <inertia ixx="0.1" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.1" iyz="0.0" izz="0.1"/>  # 惯性矩阵
</inertial>

2. 检查关节约束

确保关节的阻尼和摩擦系数设置合理。例如：

<joint name="joint_name" type="revolute">
  <parent link="parent_link"/>
  <child link="child_link"/>
  <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
  <axis xyz="0 0 1"/>
  <limit effort="100.0" velocity="1.0" lower="-1.57" upper="1.57"/>
  <dynamics damping="0.7" friction="0.0"/>  # 阻尼和摩擦系数
</joint>

3. 检查坐标系对齐

确保机器人的基座坐标系与Gazebo的世界坐标系对齐。可以在URDF文件中调整基座的<origin>标签：

<link name="base_link">
  <inertial>
    <mass value="1.0"/>
    <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
    <inertia ixx="0.1" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.1" iyz="0.0" izz="0.1"/>
  </inertial>
  <visual>
    <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>  # 视觉坐标系
    <geometry>
      <box size="0.1 0.1 0.1"/>
    </geometry>
  </visual>
  <collision>
    <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>  # 碰撞坐标系
    <geometry>
      <box size="0.1 0.1 0.1"/>
    </geometry>
  </collision>
</link>

4. 检查Gazebo插件

确保Gazebo插件正确加载，并且配置正确。可以在URDF文件中添加Gazebo插件：

<gazebo>
  <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
    <robotNamespace>/pepper</robotNamespace>
  </plugin>
</gazebo>

调试步骤

1. 简化模型：先从简单的模型开始，逐步增加复杂性，确保每一步都正确。
2. 使用Gazebo调试工具：在Gazebo中启用调试视图，查看机器人的受力情况、关节状态等。
3. 检查Gazebo日志：查看Gazebo的日志输出，寻找可能的错误或警告信息。

示例URDF文件

以下是一个简单的URDF文件示例，确保机器人在Gazebo中正确加载：

<robot name="simple_robot">
  <link name="base_link">
    <inertial>
      <mass value="1.0"/>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <inertia ixx="0.1" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.1" iyz="0.0" izz="0.1"/>
    </inertial>
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.1 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.1 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint name="joint_1" type="fixed">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="link_1"/>
    <origin xyz="0 0 0.1" rpy="0 0 0"/>
  </joint>
  <link name="link_1">
    <inertial>
      <mass value="0.5"/>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <inertia ixx="0.05" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.05" iyz="0.0" izz="0.05"/>
    </inertial>
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.1 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.1 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </collision>
  </link>
</robot>

通过以上步骤和示例，你应该能够解决机器人在Gazebo中漂移、震动或倾倒的问题。如果问题仍然存在，建议进一步检查Gazebo的物理引擎设置或尝试更新Gazebo版本。