(兩輪小車範例)解析 joint (輪子關節)

 

解析 joint (輪子關節)

這兩段 <joint> 代碼定義了機器人的 驅動輪，即：

• 左輪 (left_wheel_hinge)
• 右輪 (right_wheel_hinge)

這些關節 (joint) 讓 底盤 (chassis) 和 輪子 (left_wheel、right_wheel) 連接起來，並允許它們旋轉。

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📌 結構解析

1️⃣ joint 的基本結構

<joint type="continuous" name="left_wheel_hinge">
  <origin xyz="0.1 0.15 0" rpy="0 0 0"/>
  <child link="left_wheel"/>
  <parent link="chassis"/>
  <axis xyz="0 1 0" rpy="0 0 0"/>
  <limit effort="100" velocity="100"/>
  <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>

• type="continuous" → 這是 無限旋轉關節（適用於輪子）。
• <origin> → 決定輪子的相對位置：
  • xyz="0.1 0.15 0" → 輪子在 chassis 的 **前方 (x=0.1)、左側 (y=0.15)、地面 (z=0)`。
  • rpy="0 0 0" → 沒有旋轉變化。
• <child> → 輪子 (left_wheel) 是子連接點。
• <parent> → 底盤 (chassis) 是父連接點。
• <axis xyz="0 1 0"/> → 輪子沿 y 軸旋轉（這符合車輛運動）。

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2️⃣ right_wheel_hinge (右輪)

<joint type="continuous" name="right_wheel_hinge">
  <origin xyz="0.1 -0.15 0" rpy="0 0 0"/>
  <child link="right_wheel"/>
  <parent link="chassis"/>
  <axis xyz="0 1 0" rpy="0 0 0"/>
  <limit effort="100" velocity="100"/>
  <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
</joint>

• 與左輪結構相同，唯一不同的是：
  • xyz="0.1 -0.15 0" → 右輪位於 機器人右側 (y=-0.15)。

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3️⃣ axis (旋轉軸)

<axis xyz="0 1 0" rpy="0 0 0"/>

• xyz="0 1 0" → 表示輪子沿 y 軸旋轉，這符合車輪的驅動方式。
• 如果 axis="0 0 1"，輪子就會繞 z 軸旋轉，這是不對的（因為車輪應該前後轉動，而不是左右旋轉）。

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4️⃣ limit (限制)

<limit effort="100" velocity="100"/>

• effort="100" → 限制輪子的最大驅動力為 100，確保不會施加過大扭矩。
• velocity="100" → 限制最大轉速 100，避免輪子轉動過快。

🚀 這些參數在 Gazebo 內影響物理模擬，可以根據需要調整。

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5️⃣ joint_properties (關節屬性)

<joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>

• damping="0.0" → 無額外阻尼，表示關節沒有額外的減速效果。
• friction="0.0" → 無摩擦力，表示輪子可以自由旋轉。

🛠 如果輪子在模擬中滑動過多，可能需要適當增加 damping 和 friction。

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✅ 這段代碼的總結

部分	作用	細節
joint (連接底盤與輪子)	定義輪子的旋轉方式	無限旋轉 (continuous)，可驅動機器人前進
<origin>	設定輪子相對於底盤的位置	xyz="0.1 ±0.15 0"，前方 0.1m，左右 0.15m
<axis>	定義旋轉軸	xyz="0 1 0"，輪子繞 y 軸旋轉
<limit>	設定輪子驅動力與速度限制	effort="100"，velocity="100"
<joint_properties>	設定摩擦與阻尼	damping="0.0"，friction="0.0"

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🚀 可能的修改建議

1️⃣ 調整 limit 限制

• 如果輪子轉動速度過快，可降低 velocity：

  <limit effort="100" velocity="10"/>
  

  這樣可減少模擬中輪子的抖動。

2️⃣ 增加摩擦力

• 如果輪子在 Gazebo 容易滑動，可以增加 摩擦 (friction)：

  <joint_properties damping="0.1" friction="0.2"/>
  

  這會讓輪子更穩定，不會過度滑行。

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🎯 總結

這段代碼為 機器人左/右輪的關節 (joint) 設定：

• 允許輪子無限旋轉 (continuous)，適用於驅動輪。
• 輪子繞 y 軸旋轉 (axis="0 1 0")，這是車輪的正確旋轉方式。
• 限制最大驅動力 (effort=100) 和速度 (velocity=100)，避免過快或過強驅動。
• 目前 damping=0.0, friction=0.0，可能需要根據模擬情況調整，確保輪子不會無限滑動。

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🚀 你還需要進一步的修改或測試嗎？

• 需要 調整速度、摩擦力？
• 需要 加入馬達控制 (gazebo_ros_control)？
• 需要 讓機器人在 Gazebo 運行測試？

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  <joint type="continuous" name="left_wheel_hinge">

    <origin xyz="0.1 0.15 0" rpy="0 0 0"/>

    <child link="left_wheel"/>

    <parent link="chassis"/>

    <axis xyz="0 1 0" rpy="0 0 0"/>

    <limit effort="100" velocity="100"/>

    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>

  </joint>

  <joint type="continuous" name="right_wheel_hinge">

    <origin xyz="0.1 -0.15 0" rpy="0 0 0"/>

    <child link="right_wheel"/>

    <parent link="chassis"/>

    <axis xyz="0 1 0" rpy="0 0 0"/>

    <limit effort="100" velocity="100"/>

    <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>

  </joint>