(Robot_arm)arm_urdf.launch 解析與註解

 

📌 arm_urdf.launch 解析與註解

這個 launch 檔案的功能是：

1. 定義機械手臂 (robot_arm_urdf) 的 URDF
2. 啟動 Gazebo 空白場景
3. 將機械手臂載入 Gazebo
4. 初始化 ROS 控制器 (joint_trajectory_controller)
5. 發布 TF (座標變換)，供 RViz 視覺化

---

🚀 解析 launch 檔案

xml
<launch>

🔹 整個 launch 檔案的開頭標籤，所有設定都在 <launch> 內。

---

1️⃣ 定義 arg 參數 (用於 Gazebo 內的機械手臂位置)

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> 變數定義了機械手臂的初始 位置 (x, y, z) 和朝向 (R, P, Y)：

• arg_x, arg_y, arg_z → XYZ 位置
• arg_R, arg_P, arg_Y → RPY 旋轉角度
• 用途：這些變數稍後會傳遞給 spawn_urdf，決定機械手臂的初始位置與旋轉。

---

2️⃣ 載入機械手臂的 URDF

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

🔹 這行指令將 URDF 檔案 (robot_arm_urdf.urdf) 載入到 ROS 參數伺服器：

• URDF 位置：$(find robot_arm_urdf)/urdf/robot_arm_urdf.urdf
• 存儲於 ROS 參數伺服器內，變數名稱為 robot_description
• Gazebo 以及 MoveIt! 需要使用這個 robot_description

---

3️⃣ 啟動 Gazebo 空白場景

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

🔹 這行載入 Gazebo 預設的 empty_world (空白場景)：

• Gazebo 啟動後，會 自動加載地面 (ground plane) 與環境
• 機械手臂稍後會加入這個 Gazebo 世界

---

4️⃣ 設定機械手臂的 TF (base_link → base_footprint)

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

🔹 這個 node 負責建立靜態 TF 變換：

• base_footprint → base_link (機械手臂底座)
• 位置 (0, 0, 0)，旋轉 (0, 0, 0)
• 頻率 40 Hz

---

5️⃣ 在 Gazebo 內生成機械手臂

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 spawn_model 節點將機械手臂載入 Gazebo：

• -param robot_description：從 ROS 參數伺服器讀取 URDF
• -urdf：指定這是 URDF 格式的模型
• -model robot_arm_urdf：Gazebo 內部的機器人名稱
• -x $(arg arg_x) -y $(arg arg_y) -z $(arg arg_z)：機械手臂的 XYZ 位置
• -Y $(arg arg_Y)：機械手臂的 Yaw 旋轉角度
• -J joint_1 0.0 -J joint_2 0.0 ...：
  • 初始化所有關節 (joint_1 ~ joint_6) 到 0.0 rad

---

6️⃣ 載入 joint_trajectory_controller.yaml 控制器

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

🔹 這行指令讀取 ROS 控制器的 YAML 配置：

• 檔案位置：robot_arm_urdf/config/joint_trajectory_controller.yaml
• 控制器類型：position_controllers/JointTrajectoryController
• 控制關節：joint_1 ~ joint_6
• PID 參數：gains 內的 P, I, D

📌 🔹 joint_trajectory_controller.yaml (範例)

yaml
robot_arm_controller:
  type: position_controllers/JointTrajectoryController
  joints:
    - joint_1
    - joint_2
    - joint_3
    - joint_4
    - joint_5
    - joint_6
  gains:
    joint_1: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_2: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_3: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_4: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_5: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_6: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}

---

7️⃣ 啟動 ROS 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"/>

🔹 這行指令負責啟動 ROS 控制器 (controller_manager)：

• joint_state_controller：負責發布 關節狀態 (/joint_states)
• robot_arm_controller：負責 機械手臂運動 (/robot_arm_controller/command)
• hand_ee_controller：負責 夾爪控制 (若有夾爪)

---

8️⃣ 啟動 Robot State Publisher

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

🔹 這行指令將 joint_states 轉換為 TF 變換：

• ROS 控制器 (joint_state_controller) 會發布 /joint_states
• 這個 node 會解析 /joint_states 並生成 /tf
• TF 可用於 RViz 顯示機械手臂的當前狀態

---

🚀 總結

功能	詳細說明
載入 URDF	robot_description
啟動 Gazebo	empty_world.launch
載入機械手臂到 Gazebo	spawn_urdf
加載 ROS 控制器	joint_trajectory_controller.yaml
啟動 controller_manager	負責管理關節運動
啟動 TF 變換	讓 RViz 監視機械手臂位置

這個 launch 檔案讓 Gazebo + ROS 控制器 正常運行，

你可以透過 move_arm.py 控制機械手臂運動！ 

🚀