自己制作URDF

碰撞模型和v-hacd简化

URDF需要两种obj模型，分别是visual中的纹理模型和collision中的碰撞模型。通常来说可以直接将精细的纹理模型作为碰撞模型，但是这样仿真速度和仿真效果都不太理想。通过v-hacd算法可以完成纹理模型的简化：

通过Pybullet中的vhacd进行转化，但是兼容性比较差，有些obj不兼容会报错。
通过Blender软件 + vhacd插件转化，兼容性高，但是Blender软件本身稳定性有点差，经常闪退，需要检查一下导出的obj文件是否正常。https://github.com/andyp123/blender_vhacd 。

具体代码放在https://github.com/JosepLeder/CLKRobovat/blob/main/tools/obj2urdf.py 。

单obj对象物体

大部分物体采用单个obj的组成形式，即一个obj文件只包含了一个obj对象。

其中在visual_meshes中的obj是比较精细复杂的，如下图，每一个点代表obj中的一个坐标。

而在collision_meshes中的obj则做了简化

多obj对象物体

一部分的物体采用多个obj对象共同组成一个碰撞模型的组织形式，但纹理模型仍旧由单个obj对象构成。

如下图所示，碰撞模型经过了简化，并且由瓶盖，瓶颈，瓶身，三个obj对象组成。

关于抓手伸不到碗底的问题

如1.2所示，这种由多个obj对象构成的碰撞模型，其方向和纹理模型不同，所以会导致看上去抓手伸向的是碗底，其实是碗壁。需要确保纹理模型和碰撞模型的方向和坐标系是相同的，将纹理模型沿x轴旋转90°后可以正确模拟。

结论

在物体集中collision_meshes中的obj文件是已经经过v-hacd简化了的，所以可以拿来直接用。在urdf中的visual采用visual.obj，在collision中采用collision.obj。

inertia部分

com

之前重心过大是因为直接采用了meshes中的texutured.obj文件计算产生重心，但是在Blender软件中同时查看collision.obj和textured.obj时发现，后者的大小是前者的千倍，所以自然重心要大很多。现在采用visual_meshes中的obj（大小和collision.obj相同），重心的数值大小比较正常。

同时，之前用的obj2urdf模块将重心放在visual和collision中的origin属性显示，这样是错误的。这里的xyz表示的只是碰撞模型和纹理模型相对于父节点偏移的位置，而inertia中的xyz还是[0, 0, 0]，也就是重心还是在物体的坐标原点，仿真会出现错误。具体可以看这个文档http://wiki.ros.org/urdf/XML/link 。

所以正确的方式应该是collision和visual中的origin的xyz属性都设为0，在inertia中的origin的xyz属性中设置重心。

moi

之前moi设置错误。在不确定的时候应当设置为ixx, iyy, izz = 1e-3，在查看trimesh文档的时候发现，调用trimesh.moment_inertia方法可以直接计算返回物体的惯性矩阵。

1
2
3

import trimesh
mesh = trimesh.load('visual.obj')
print(mesh.moment_inertia)

结果

最终的urdf文件如下：

<robot name="bear_stationery_box">
  <link name="base_link">
    <contact>
      <lateral_friction value="1.0"/>
      <rolling_friction value="0.01"/>
      <spinning_friction value="0.01"/>
      <inertia_scaling value="1.0"/>
    </contact>
    <inertial>
      <origin rpy="0 0 0" xyz="-0.008568659837456636 -5.805356076025739e-05 3.374970659149084e-06"/>
       <mass value="0.5"/>
       <inertia ixx="4.0968970634442917e-07" ixy="-5.566104747115793e-09" ixz="-1.484948210420075e-08" iyy="-5.566104747115793e-09" iyz="-5.566104747115793e-09" izz="2.82735119580586e-06"/>
    </inertial>

    <visual>
      <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="visual.obj" scale="1 1 1"/>
      </geometry>
    </visual>

    <collision>
      <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="collision.obj" scale="1 1 1"/>
      </geometry>
    </collision>

  </link>
</robot>