Linux：物理仿真与 Gazebo 世界

今天的主题是：给机器人赋予“物理肉体”。

在 Rviz 里，你的机器人只是个“全息投影”，好看但不能打。

为了让它能进 Gazebo（那个有重力、有碰撞的真实世界），我们必须给它加上两样东西：

第一步：准备“数学公式” (Inertial Macros)

(日常提醒要在存放Linux的地盘（cd ~/ros2_ws)）

给机器人算惯性矩阵是很痛苦的

作为懒人工程师，我们当然要用 Xacro 宏 来自动算！

请打开你的 Xacro 文件：

Bash

nano src/my_robot_description/urdf/my_robot.urdf.xacro

操作任务：

请把下面这段“万能公式”复制粘贴到 变量定义 (property) 的下面，但在 base_link 的上面。

(这段代码定义了球体、方块、圆柱体的惯性计算公式，以后直接调用就行)

XML

<xacro:macro name="inertial_sphere" params="mass radius">
<inertial>
<mass value="${mass}"/>
<inertia ixx="${(2/5) * mass * (radius*radius)}" ixy="0.0" ixz="0.0"
iyy="${(2/5) * mass * (radius*radius)}" iyz="0.0"
izz="${(2/5) * mass * (radius*radius)}"/>
</inertial>
</xacro:macro>

<xacro:macro name="inertial_box" params="mass x y z">
<inertial>
<mass value="${mass}"/>
<inertia ixx="${(1/12) * mass * (y*y+z*z)}" ixy="0.0" ixz="0.0"
iyy="${(1/12) * mass * (x*x+z*z)}" iyz="0.0"
izz="${(1/12) * mass * (x*x+y*y)}"/>
</inertial>
</xacro:macro>

<xacro:macro name="inertial_cylinder" params="mass length radius">
<inertial>
<mass value="${mass}"/>
<inertia ixx="${(1/12) * mass * (3*radius*radius + length*length)}" ixy="0.0" ixz="0.0"
iyy="${(1/12) * mass * (3*radius*radius + length*length)}" iyz="0.0"
izz="${(1/2) * mass * (radius*radius)}"/>
</inertial>
</xacro:macro>
```

粘贴好后，保存退出，确保没有报错。

—

### 第二步：改造身体 (`base_link`)

现在我们要给蓝色的车身加上“防弹衣”和“体重”。

再次打开文件，找到 `<link name="base_link">` 部分。

你需要做两件事：
1. **加 Collision (防弹衣)**：通常形状和 Visual (外观) 一样。
2. **加 Inertial (体重)**：调用刚才写的宏。

**请把你的 `base_link` 修改成下面这样（注意看新增的部分）：**

```xml
<link name="base_link">
<visual>
<geometry>
<box size="${base_length} ${base_width} ${base_height}"/>
</geometry>
<material name="blue">
<color rgba="0 0 1 1"/>
</material>
</visual>

<collision>
<geometry>
<box size="${base_length} ${base_width} ${base_height}"/>
</geometry>
</collision>

<xacro:inertial_box mass="1.0" x="${base_length}" y="${base_width}" z="${base_height}"/>
</link>

第三步：改造轮子 (setup_wheel 宏)

轮子也要有物理属性，不然它支撑不住车身。

找到你的 setup_wheel 宏定义，在 <link name="${prefix}_wheel_link"> 里面修改。

修改后的宏应该是这样的：

XML

<xacro:macro name="setup_wheel" params="prefix y_reflect">
<xacro:property name="z_offset" value="-0.05"/>
<link name="${prefix}_wheel_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>
</geometry>
<material name="grey">
<color rgba="0.5 0.5 0.5 1"/>
</material>
</visual>

<collision>
<geometry>
<cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>
</geometry>
</collision>

<xacro:inertial_cylinder mass="0.1" length="${wheel_length}" radius="${wheel_radius}"/>
</link>

<joint name="base_to_${prefix}_wheel" type="continuous">
… (保持原样) …
</joint>
</xacro:macro>

第四步：改造万向轮 (caster_wheel_link)

最后是那个小白球。

找到 caster_wheel_link，修改如下：

XML

<link name="caster_wheel_link">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<material name="white">
<color rgba="1 1 1 1"/>
</material>
</visual>

<collision>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>

<xacro:inertial_sphere mass="0.1" radius="0.05"/>
</link>

🧪 阶段性检查

改了这么多地方，一定要检查一下语法有没有写错（比如标签没闭合）。

打开Collision Enabled 在 Rviz 左侧的显示面板（Displays）里：