(Robot_arm)arm_urdf.launch 分析

 這個 launch 檔案是用於 ROS (Robot Operating System) 的一個 Gazebo 模擬環境啟動文件，負責載入機械手臂 (robot arm) 模型，設定機器人初始位置與狀態，並啟動相關控制節點。以下是詳細解析：

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1. 定義引數 (Arguments)

xml
<arg name="arg_x" default="0.00" />
<arg name="arg_y" default="0.00" />
<arg name="arg_z" default="0.00" />
<arg name="arg_R" default="0.00" />
<arg name="arg_P" default="0.00" />
<arg name="arg_Y" default="0.00" />

• 這些 arg 用來設定機器人模型在 Gazebo 中的初始位置與旋轉角度 (RPY)。
• arg_x, arg_y, arg_z：機器人初始的 X、Y、Z 位置座標。
• arg_R, arg_P, arg_Y：機器人初始的旋轉角度 (Roll, Pitch, Yaw)。

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2. 載入機器人模型 URDF

xml
<param name="robot_description" textfile="$(find robot_arm_urdf)/urdf/robot_arm_urdf.urdf"/>

• 這行參數 (param) 負責加載機器人模型的 URDF (Unified Robot Description Format) 文件。
• 這個 URDF 檔案描述機器人的連結 (links) 和關節 (joints) 配置。
• $(find robot_arm_urdf) 會尋找 ROS package robot_arm_urdf，並載入該 package 中的 URDF 檔案。

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3. 加載空的 Gazebo 環境

xml
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" />

• 這行指令會啟動一個空的 Gazebo 世界，準備讓機械手臂模型加入。
• $(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch 來自 gazebo_ros 套件，提供一個基礎的 Gazebo 模擬環境。

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4. 設定 TF (坐標變換)

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<node name="tf_footprint_base" pkg="tf" type="static_transform_publisher" args="0 0 0 0 0 0 base_link base_footprint 40" />

• tf 是 ROS 提供的變換坐標系統工具，用於機器人模型的不同參考點轉換。
• static_transform_publisher 負責發布一個靜態的坐標變換：
  • 位置 (x=0, y=0, z=0)
  • 旋轉 (roll=0, pitch=0, yaw=0)
  • 這個變換描述 base_footprint 座標系與 base_link 之間的靜態關係。
  • 發布頻率為 40 Hz。

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5. 在 Gazebo 中生成機器人模型

xml
<node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" 
args="-param robot_description -urdf -model robot_arm_urdf 
      -x $(arg arg_x) -y $(arg arg_y) -z $(arg arg_z) -Y $(arg arg_Y)
      -J joint_1 0.0 -J joint_2 0.0 -J joint_3 0.0 -J joint_4 0.0 -J joint_5 0.0 -J joint_6 0.0"/>

• 這個節點 (node) 來自 gazebo_ros 套件，負責將機器人模型加載到 Gazebo 中。
• -param robot_description：使用前面定義的 robot_description URDF 來加載機器人。
• -urdf：指明這是一個 URDF 格式的模型。
• -model robot_arm_urdf：設定機器人的名稱為 robot_arm_urdf。
• -x, -y, -z, -Y：設置機器人在 Gazebo 中的初始位置。
• -J joint_X 0.0：初始化每個關節 (joint_1 ~ joint_6) 的角度為 0.0。

（備註：有一段被註解的 spawn_urdf，但主要的功能與這個版本類似，只是排版不同。）

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6. 加載關節軌跡控制器

xml
<rosparam file ="$(find robot_arm_urdf)/config/joint_trajectory_controller.yaml" command="load"/>

• rosparam 讀取並加載 joint_trajectory_controller.yaml 檔案。
• 該 YAML 檔案內部應該包含關節控制器的設定，例如：
  • 控制模式 (位置控制、速度控制、力矩控制等)
  • 關節名稱與限制
  • PID 參數

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7. 啟動控制器

xml
<node name= "controller_spawner" pkg= "controller_manager" type="spawner" 
    respawn="false" output="screen" args="joint_state_controller robot_arm_controller hand_ee_controller"/>

• 啟動 controller_manager 來管理 ROS 控制器。
• joint_state_controller：負責發布當前關節的狀態 (如位置、速度)。
• robot_arm_controller：控制機械手臂的運動 (應該對應 joint_trajectory_controller)。
• hand_ee_controller：可能負責機械手末端執行器 (End Effector, EE) 的控制。

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8. 啟動 robot_state_publisher

xml
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" respawn="false" output="screen"/>

• robot_state_publisher 是 ROS 用來發布機器人關節狀態 (TF 變換) 的工具。
• 這樣 RViz (ROS 視覺化工具) 就可以根據機器人狀態來顯示其模型。

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總結

這個 launch 檔案的主要作用：

1. 初始化變數：定義機器人的初始位置與旋轉角度 (arg_x, arg_y, arg_z, arg_R, arg_P, arg_Y)。
2. 加載 URDF 模型：載入機器人模型 (robot_description)。
3. 啟動 Gazebo：打開一個空的 Gazebo 模擬環境。
4. 發布靜態坐標變換 (tf 用於 base_link 和 base_footprint)。
5. 在 Gazebo 中生成機器人 (spawn_urdf)。
6. 加載關節控制器 (joint_trajectory_controller.yaml)。
7. 啟動控制器管理器 (controller_manager)。
8. 發布機器人狀態 (robot_state_publisher)，讓 TF 可以正確顯示關節運動。

這樣的 launch 檔案主要用於 ROS + Gazebo 模擬機械手臂，確保：

• 機器人模型能正確載入。
• 在 Gazebo 中出現並能被控制。
• 透過 controller_manager 管理機械手臂關節的運動。