MoveIt教程6 - 机器人描述文件(II) SRDF

SRDF

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SRDF, 全称为Semantic Robot Description Format，是MoveIt针对控制机器人关节运动使用的一种机器人描述文件格式。它基于URDF对机器人的描述，对以下内容进行定义：

• 关节组 joint groups
• 默认状态配置 default robot configurations
• 额外的碰撞检测信息 additional collision checking information
• 额外的坐标系变换 additional transforms （使得可以完全的定义机器人的姿态）

可以使用MoveIt提供的配置助手MoveIt Setup Assistant生成SDRF文件，前提是有一个完整的URDF文件。具体操作参考[MoveIt教程3]（https://www.jianshu.com/p/16e0a4dd4b0c)

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SDRF中具体定义了以下信息：

虚拟关节Virtual Joints

URDF中定义了机器人上真实存在的关节信息，SDRF中加入了虚拟关节的概念，可以添加非真实存在于机器人上的关节。通常，我们利用虚拟关节将机器人的根关节root joint和world坐标系关联起来。
例如：

• 添加一个planar virtual joint将可以移动的机器人base frame和世界坐标系关联
• 添加一个fixed virtual joint将机械臂基座坐标系固定到世界坐标系

被动关节Passive Joints

被动关节指的是不受直接控制的关节。例如移动底盘的从动轮。通过将此类关节添加为被动关节，让MoveIt在运动规划的时候知道这些关节是无法直接控制的。被动关节需要在SRDF中被另外定义出来。

规划组Planning Groups

规划组 Planning Groups, (有时叫JointGroup)是MoveIt中的一个核心概念。MoveIt中所有运动都是基于特定的规划组进行规划，每次规划只会控制该规划组包含的关节，而保持其余的关节不变。
一个规划组通常是由一系列joint和link组成，一般有以下几种定义方式：

• Collection of Joints
  通过一组joint来定义一个规划组，所有joint的子链接（child link）都会自动被添加到规划组。
• Collection of Links
  通过一组link来定义一个规划组，所有link的父关节（parent joint）都会自动被添加到规划组。
• Serial Chain
  通过串联链来定义一个规划组，用一个base link和一个tip link来指定一个串联链，base link为这个链中第一个joint的parent link，tip link为这个链中最后一个joint的child link
• Collection of Sub-Groups
  一个规划组可以是多个规划组的集合。例如定义了机器人左臂为规划组left_arm，右臂为规划组right_arm，可以再用一个总的规划组arms来包含这两个规划组。

末端执行器End-Effectors

MoveIt中加入了一类特殊的group - 末端执行器，区分于一般的规划组。可以将末端执行器（例如机械手、夹爪）的规划组定义成End-Effectors，通过固定关节fixed joint和手臂关联。需要注意的是，定义末端执行器规划组时，要保证和与之相关联的规划组没有共有的link。

自碰撞Self-Collisions

在MoveIt的配置助手MoveIt Setup Assistant中可以通过Default Self-Collision Matrix Generator来检测机器人的自碰撞。该工具会在所有link中搜索出以下几种情况:

• 总是碰撞 always in collision
• 从不碰撞 never in collision
• 初始姿态碰撞 in collision in the robot’s default position
• 相邻链接 adjacent links

符合这些情况的link在MoveIt运动规划的时候会跳过计算，这样可以大大减少运算时间。

姿态Robot Poses

SRDF文件中可以定义一些姿态，给定名称（生成string id），方便程序中调用。最常见的是定义一个初始姿态 HOME

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SRDF的语法和案例，参考http://wiki.ros.org/srdf