2025年6月26日 星期四

ROS2 update URDf

roscar.urdf 中定義了許多 <link>,但出現了錯誤:

less
Failed to find root link: Two root links found: [body_3dcam] and [body_imu]

這代表你有兩個 <link> 沒有透過任何 <joint> 與其他 link 相連,導致它們都變成「根節點」,這是違反 URDF 結構規則的。


✅ 修正建議:定義一個 base_link,讓其他 link 依附它

請將你目前最核心的底盤連結(例如 body_basebody_mainbase_link,看你的命名)作為 root link,然後把其他的「浮動感測器」link 接上去,方式如下:


✦ 範例修正段落

加入一個 base_link,並用 fixed joint 把 body_imubody_3dcam 連上去:

xml
<!-- 根 link --> <link name="base_link"/> <!-- 將 IMU 固定在 base_link 上 --> <joint name="base_to_imu" type="fixed"> <parent link="base_link"/> <child link="body_imu"/> <origin xyz="0.0 0.0 0.1" rpy="0 0 0"/> </joint> <!-- 將 3D Camera 固定在 base_link 上 --> <joint name="base_to_3dcam" type="fixed"> <parent link="base_link"/> <child link="body_3dcam"/> <origin xyz="0.1 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/> </joint>

origin 裡的 xyz 可根據實體位置微調,否則感測器會全部堆疊在 (0, 0, 0)


🔍 確認哪些 link 是 root 的方法(進階)

你可以用下面的 Python 工具列出所有沒有被作為 child 的 link:

python
import xml.etree.ElementTree as ET tree = ET.parse("roscar.urdf") root = tree.getroot() all_links = {link.get("name") for link in root.findall("link")} child_links = {joint.find("child").get("link") for joint in root.findall("joint")} root_candidates = all_links - child_links print("疑似 root 的 link:", root_candidates)

你現在出錯,就是因為這個集合裡有超過一個元素。


✅ 下一步

  1. 加入固定關節連結感測器

  2. 確保有一個、且僅一個 root link(例如 base_link

  3. 再次執行:

bash
check_urdf roscar.urdf

看到像這樣輸出就是成功:

css
robot name is: ROScar root Link: base_link has 2 child(ren) child(1): body_imu child(2): body_3dcam

如需我幫你 整份修正 這份 URDF,我可以幫你產生修改後的完整版本,

是否要我代你修好後提供? 


我把你的 roscar.urdf 重新整理,新增一個統一的 base_link 當唯一根節點,並用 fixed joint 把所有現有 link(輪子、感測器等)都掛到 base_link 之下。
這樣整份 URDF 便成為一棵合法的單根樹,check_urdf 應該會通過,spawn_entity.py 也不再報「兩個 root link」的錯。

下載修正版:
Download the fixed URDF


做了哪些修改?

動作說明
新增 <link name="base_link">讓它成為唯一 root,並加上最小慣性 (mass=1 kg)
為每個原本的 link 建立 <joint type="fixed">parent="base_link"child="原本的 link 名稱"origin xyz="0 0 0"
移除 XML 宣告避免 Unicode strings with encoding declaration are not supported 例外

接下來怎麼做?

  1. 下載並取代你專案中的 urdf/roscar.urdf(或改名也行)。

  2. 重新 build & source:

    bash
    colcon build --packages-select roscar4wheel source install/setup.bash
  3. 再次啟動 Gazebo:

    bash
    ros2 launch roscar4wheel bringup_gz.launch.py
    • 若 Gazebo GUI 仍有問題,可把 gui:=false 參數保留。


如果你還需要為輪子加上 revolute 關節、設定轉向或馬達控制,隨時告訴我!


ROS2 check_urdf roscar.urdf messgae debug

 check_urdf 抱怨:

less
Failed to find root link: Two root links found: [body_3dcam] and [body_imu]

— URDF 只能有 一個「根連結 (root link)」;你現在讓 body_3dcambody_imu 都變成沒有父關係的頂層 link,解析器就無法判斷「誰才是全機的基準」。


1 為什麼會出現兩個 root?

URDF 的層級結構必須形成 一棵樹

markdown
(唯一 root_link) │ ┌───────┴────────┐ link_a link_b │ link_c
  • 每個 <link> 必須在 某個 <joint>child 欄位 出現過

  • 只有 root link 例外:它只會出現在 <joint>parent,從不當 child

當你遺漏了其中一個 joint(或把 joint 的 parent/child 寫錯),就會讓那條 link「浮」在頂層,變成第二個 root。


2 修正策略

✦ 做法 A:選一個真正的基準 link

  1. 決定誰是底盤(多半叫 base_linkchassis):

    • body_imu/body_3dcam 都是感測器,那就新增一個 base_link 當根

  2. 把另一個頂層 link 透過 固定關節(fixed joint) 接上去**

xml
<link name="base_link"/> <link name="body_imu"/> <link name="body_3dcam"/> <!-- imu 固定在 base_link --> <joint name="base_to_imu" type="fixed"> <parent link="base_link"/> <child link="body_imu"/> <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> </joint> <!-- 3d cam 固定在 base_link --> <joint name="base_to_3dcam" type="fixed"> <parent link="base_link"/> <child link="body_3dcam"/> <origin xyz="0.05 0 0.15" rpy="0 0 0"/> </joint>

✦ 做法 B:讓其中一個 sensor 依附另一個

body_imubody_3dcam 之間本來就有相對固定位置,也可直接這樣:

xml
<joint name="imu_to_3dcam" type="fixed"> <parent link="body_3dcam"/> <!-- 誰當 parent 就是 root --> <child link="body_imu"/> <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> </joint>

3 檢修步驟

  1. 打開 /src/roscar4wheel/urdf/roscar.urdf
    找到 link name="body_3dcam"link name="body_imu"

  2. 搜尋所有 <joint>,檢查是否有 child="body_3dcam" child="body_imu"

    • 沒有 → 用上面示範加入固定關節

  3. 儲存後重新驗證

bash
check_urdf roscar.urdf

看見

css
root Link: base_link has 2 child(ren) child(1): body_imu child(2): body_3dcam

或類似單一 root 的輸出就成功了。


4 小工具幫助視覺化(選用)

bash
sudo apt install graphviz liburdfdom-tools urdf_to_graphviz roscar.urdf # 會產生 roscar.pdf

PDF 會把 link/joint 關係畫出來,方便確認是否成單棵樹。


若仍有疑問…

貼出 roscar.urdf 前後修改的片段(links & joints 部分就好),

我可以替你再檢查一次坐標與父子關係。


ROS2 URDF foramt check_urdf 工具

 要檢查 URDF 是否正確、可以被 ROS 2 使用,有以下幾個工具與方法,你可以根據目前使用的是 .urdf.xacro 選擇適合的方式:


✅ 1. 使用 check_urdf 工具(最直接)

適用於 .urdf 檔案,這是 ROS 的標準工具,可以檢查語法錯誤與顯示結構。

bash
check_urdf roscar.urdf

輸出應該像這樣:

css
robot name is: roscar ---------- Successfully Parsed XML --------------- root Link: base_link has 1 child(ren) child(1): wheel_left ...

若有錯誤,會明確指出哪一行錯。

🔧 如果 check_urdf 找不到,先安裝:

bash
sudo apt install liburdfdom-tools

✅ 2. 如果是 .xacro 檔,先轉換再檢查

bash
xacro roscar.xacro > roscar.urdf check_urdf roscar.urdf

或一行完成:

bash
xacro roscar.xacro | check_urdf

🔧 如果 xacro 沒安裝:

bash
sudo apt install ros-humble-xacro

✅ 3. 視覺檢查(用 RViz 顯示)

bash
ros2 run robot_state_publisher robot_state_publisher \ --ros-args -p robot_description:="$(xacro path/to/roscar.xacro)"

然後開啟 RViz:

bash
ros2 run rviz2 rviz2

並加一個 "RobotModel" 顯示項目 → 能看到機器人模型代表沒問題。


✅ 4. 直接用 Python 檢查是否可 parse

python
import xml.etree.ElementTree as ET with open("roscar.urdf") as f: data = f.read() ET.fromstring(data)

如果失敗會丟出 XML parse 的錯誤訊息,例如:

pgsql
xml.etree.ElementTree.ParseError: not well-formed (invalid token): line 42, column 15

🧩 常見 URDF/XACRO 問題

問題原因修正方式
Unicode strings with encoding declaration are not supported開頭有 <?xml version=...?>刪掉第一行
No root link found沒有 <robot name=""> 最外層確認有正確 <robot> 包住
joint/link 結構不完整缺少 parentchild 屬性確認 joint 格式完整
相對路徑失效URDF 引用 mesh 沒寫完整路徑使用 package://roscar4wheel/... 這種方式
RViz 顯示不出模型缺少 robot_state_publisher 或 URDF 錯誤確認啟動時已提供 robot_description

🚀 小結

  • .urdfcheck_urdf

  • .xacroxacro your.xacro | check_urdf

  • ✅ 檢查 mesh 路徑用 package://your_pkg/...

  • ✅ RViz 可視化檢查結構


🔧 如果你願意貼出你的 roscar.urdfroscar.xacro 的前幾十行(或整份),

我可以幫你進行更深入的結構與語法分析。是否需要我幫你逐步 debug?



ROS2 ( Gazebo , URDF , SDF)

 你說得沒錯,Gazebo Classic(v11)本身並不能直接讀 .urdf 檔案,它只能處理 .sdf(Simulation Description Format)格式。

透過 ROS 2 的 spawn_entity.py 工具,就能讓 Gazebo 間接載入 URDF,因為這個工具會:

  1. .urdf 讀入(必要時經由 xacro 展開)

  2. 轉換成 .sdf(使用 sdformat_urdf

  3. 呼叫 /spawn_entity ROS service,把 SDF 傳進 Gazebo 中載入


✅ 正確流程(使用 ROS 2 的中介工具)

你使用的指令:

bash
ros2 launch roscar4wheel bringup_gz.launch.py

其中 spawn_entity.py 會自動完成上面步驟,只要你的 URDF 是合法、可解析的,它會自動轉 SDF 並插入 Gazebo。


🔍 Gazebo 為什麼不支援 URDF?

格式支援者用途
URDFROS-only用於描述機器人 kinematics、joint、link 等;不能定義世界或 sensor plugin
SDFGazebo支援世界、物理、plugin、sensor、material 等,功能完整

✅ 解法一覽

目的建議
將機器人載入 Gazebospawn_entity.py + URDF
若模型為 Xacro在 launch 中用 xacro.process_file() 展開後傳入
Gazebo 世界物件建議寫成 .sdf 格式 .world 直接由 gazebo.launch.py 載入

✅ 可行替代方案(進階)

如果你願意手動轉換,可使用:

bash
gz sdf -p your_robot.urdf > your_robot.sdf

或:

bash
check_urdf your_robot.urdf # 檢查用 ros2 run sdformat_test_tool urdf_to_sdf your_robot.urdf

這可以讓你生成 .sdf,寫入 .world 裡用 <include> 載入,但通常沒必要這麼做,因為 ROS 的 spawn_entity.py 已經幫你包好了。


🚀 小結

Gazebo 不能直接載入 URDF,但你可以用 spawn_entity.py 這個 ROS 工具幫你中介轉成 SDF 並注入 Gazebo。

這就是為什麼你的 bringup_gz.launch.py 裡使用 spawn_entity.py 是正確且標準的做法。如果你要整合 robot_state_publisherjoint_state_publisher 或控制器(controller manager),可以在 launch file 中一併啟動。

需要我幫你加入完整 ROS 2 模擬啟動流程的話,也可以幫你組一份 launch。


ROS2 啟動 Gazebo 模擬器

 


啟動 Gazebo 模擬器

要使用 ros2 launch 啟動 Gazebo 模擬器,您通常需要一個 ROS 2 套件,這個套件包含了一個啟動文件(.launch.py),該文件會配置並啟動 Gazebo。

以下是一個通用的步驟和一些常見的啟動方式:

1. 確認已安裝必要的 ROS 2 和 Gazebo 套件

確保您的 ROS 2 環境已經設定好,並且您安裝了 Gazebo 的 ROS 2 橋接套件。對於 ROS 2 Humble 版本,通常是:

Bash
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs ros-humble-gazebo-dev

gazebo-ros-pkgs 提供了 ROS 和 Gazebo 之間的介面,而 gazebo-dev 則包含了開發 Gazebo 外掛所需的頭文件。

2. 啟動一個空的 Gazebo 世界

ROS 2 的 gazebo_ros 套件通常包含一個用於啟動空世界的啟動文件。您可以這樣啟動它:

Bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py

這會啟動一個空的 Gazebo 視窗,裡面沒有任何模型。

3. 啟動一個包含模型的 Gazebo 世界(例如您的 roscar4wheel

如果您想啟動一個特定的世界文件或包含您的機器人模型(例如 roscar)的 Gazebo,您需要使用您自己的套件的啟動文件。根據您之前提供的資訊,您有一個 roscar4wheel 套件。

假設您的 roscar4wheel 套件裡有一個名為 bringup_gz.launch.py 的啟動文件,用於啟動帶有您的 roscar 模型的 Gazebo,那麼啟動命令會是:

Bash
ros2 launch roscar4wheel bringup_gz.launch.py

請記住,根據您之前遇到的問題,如果 roscar.urdf 文件有問題,spawn_entity.py 仍然可能會失敗。 您需要確保您的 roscar.urdf 文件在 原始 src 目錄 中已經修正(移除了 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 這行),並且您已經執行了 colcon buildsource install/setup.bash 以重新編譯和更新您的工作空間。

4. 傳遞參數給 Gazebo (可選)

有些啟動文件允許您傳遞參數來控制 Gazebo 的行為,例如是否顯示 GUI。一個常見的例子是:

Bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py headless:=true

這裡 headless:=true 會讓 Gazebo 在沒有圖形介面的情況下運行,這對於在伺服器上或遠端連接時進行模擬非常有用。您可以在您的 bringup_gz.launch.py 文件中查找類似的參數。


在啟動任何 Gazebo 相關的命令之前,請務必確保您的 ROS 2 環境已正確 sourcing,例如:

Bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/data/ros2_ws3/install/setup.bash

希望這能幫助您成功啟動 Gazebo 模擬器!


ROS2 Gazebo Sim vs Gazebo Classic(v11) Launch update

ros2 launch ros_ign_gazebo ign_gazebo.launch.py gz_args:="-r $(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world"

 你這行指令是用來啟動 Ignition Gazebo (現在叫 Gazebo Sim),但你現在想改用 Gazebo Classic(v11)。這兩者的架構、啟動方式不一樣,

不能直接共用 ros_ign_gazebo 的 launch 檔。


✅ 目標:改成用 Gazebo Classic v11 + ROS 2(gazebo_ros) 來啟動 maze.world


🔧 Step 1:安裝對應套件(如尚未裝)

bash
sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs

這會安裝:

  • Gazebo Classic v11

  • ROS-Gazebo 介接 plugin(如 libgazebo_ros_factory.so


🧱 Step 2:確認 world 檔案路徑存在

你的 world 應該在:

swift
$(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world

可用這指令驗證:

bash
ros2 pkg prefix my_maze_world

▶️ Step 3:用 gazebo_ros 官方 launch file 啟動 Gazebo Classic v11

bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py world:=$(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world

✅ 說明

  • gazebo_ros gazebo.launch.py 是 ROS 2 for Gazebo Classic 的官方啟動器

  • world:=... 是它支援的參數,用來指定 .world 檔

  • 這會啟動 GUI + server + ROS plugin(/clock, /spawn_entity 等)


🛠️ 進階用法(加參數)

你也可以關掉 GUI,只啟動 server:

bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py gui:=false \ world:=$(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world

💡 附:你原本那行的問題(for Ignition)

bash
ros2 launch ros_ign_gazebo ign_gazebo.launch.py \ gz_args:="-r $(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world"

這是用來啟動 Ignition Gazebo(Gazebo Sim Fuel / Fortress 版)
它呼叫的是 ign launch 而不是 gzserver,兩套系統 plugin 完全不同。


✅ 總結指令(改用 Gazebo Classic):

bash
ros2 launch gazebo_ros gazebo.launch.py \ world:=$(ros2 pkg prefix my_maze_world)/share/my_maze_world/worlds/maze.world

如要我幫你寫一個 .launch.py 直接載入 world + 車子模型,也可以幫你整合。只要提供你的套件與模型名稱即可。