檢查 URDF (Unified Robot Description Format) 或 XACRO (XML Macro) 格式

 檢查 URDF (Unified Robot Description Format) 或 XACRO (XML Macro) 格式的正確性是機器人建模中至關重要的一步。如果格式有誤，ROS 的各個工具（如 MoveIt!、Gazebo、Rviz）將無法正確解析和使用機器人模型。

以下是檢查這兩種格式最標準且最有效的步驟和指令：

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1. 檢查 XACRO 檔案（*.xacro）

XACRO 是一種宏語言，它必須先被轉換成純粹的 URDF 檔案，才能進行最終的語法檢查。

步驟 A: XACRO 轉 URDF

此步驟會檢查 XACRO 的宏、參數、數學運算是否正確，並將其展開為單一、完整的 URDF 檔案。

ROS 版本	指令 (在終端機執行)	說明
ROS 1 & ROS 2	rosrun xacro xacro <你的檔案>.urdf.xacro > robot_generated.urdf	使用 xacro 工具解析 XACRO 檔案，並將最終生成的純 URDF 內容 重新導向 到一個新的 robot_generated.urdf 檔案中。

• 驗證：

  • 成功： 如果指令執行成功，且終端機沒有顯示任何錯誤訊息，則表示 XACRO 自身的語法和宏的展開是正確的。新的 robot_generated.urdf 檔案將會出現在當前目錄下。

  • 失敗： 如果 XACRO 檔案中有引用錯誤、宏定義錯誤、或數學運算錯誤，xacro 會拋出 XacroException 錯誤。

步驟 B: 檢查 XACRO 轉譯的 URDF 語法

你可以將兩個步驟合併為一條指令（適用於 ROS 2 或較新的 ROS 1 版本）：

Bash

check_urdf <(rosrun xacro xacro <你的檔案>.urdf.xacro)

• 說明： 這個指令利用 shell 的程序替換功能，將 XACRO 的輸出（純 URDF）直接作為 check_urdf 的輸入，而無需創建一個臨時檔案。

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2. 檢查 URDF 檔案（*.urdf）

check_urdf 是 ROS 中專門用來檢查 URDF 檔案結構和語法正確性的工具。

指令: 基礎語法檢查

確保你已安裝 liburdfdom-tools：

• ROS 1/2: sudo apt install liburdfdom-tools

Bash

check_urdf <你的檔案>.urdf

• 驗證：

  • 成功： 如果檔案語法正確，它會顯示機器人的基本資訊，例如：

    robot name is: my_robot
    -------------Successfully Parsed XML-------------
    root Link: base_link has X child(ren)
    ...
    

  • 失敗： 如果 URDF 有任何 XML 結構錯誤 (例如標籤未閉合) 或 URDF 規範錯誤 (例如找不到 parent 或 child link)，它會顯示詳細的錯誤訊息，指出錯誤的行號和原因。

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3. 視覺化驗證 (最實用且可靠)

雖然命令列工具可以檢查語法，但只有 Rviz 或 Gazebo 才能確認你的機器人模型在幾何、位置和關節上是否符合預期。

步驟 A: 在 Rviz 中視覺化模型

這是在 ROS 環境下檢查模型正確性的黃金標準。如果模型能在 Rviz 中正確顯示並能移動，則說明 URDF/XACRO 檔案是完全正確的。

1. 確保 ROS 環境已設定。

2. 使用 robot_state_publisher 啟動模型：

   • ROS 2: 你通常會撰寫一個 launch 檔案來載入 XACRO/URDF 檔案，並啟動 robot_state_publisher 和 joint_state_publisher_gui。

     Bash

     # 範例：使用 launch 檔案
     ros2 launch <你的package> display.launch.py model:=<你的檔案>.urdf.xacro
     

   • ROS 1 (舊方法):

     Bash

     roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=<你的檔案路徑>/robot.urdf.xacro
     

3. 在 Rviz 中檢查：

   • 確認模型外觀： 檢查各個 link 的幾何形狀（visual tag）是否正確，位置是否正確，沒有奇怪的偏移或旋轉。

   • 確認關節運動： 在啟動的 joint_state_publisher_gui 視窗中拖動滑桿，檢查機器人的 joint 運動是否符合預期（如旋轉方向、角度限制等）。

步驟 B: 使用 urdf_to_graphiz (可選)

這個工具可以生成一個 PDF 檔案，用圖形化的方式展示機器人 Link 和 Joint 的層級關係，對於複雜的機械手臂模型非常有用。

1. 安裝工具：

   Bash

   # ROS 1/2
   sudo apt install graphviz
   sudo apt install ros-$(rosversion -d)-urdf-to-graphiz
   

2. 執行指令：

   Bash

   urdf_to_graphiz <你的檔案>.urdf
   

   （如果你使用 XACRO，請先轉換成 .urdf 檔案再執行此命令。）

3. 驗證： 它會生成一個 .pdf 檔案（例如 my_robot.pdf），清晰地展示所有 Link 和 Joint 的樹狀結構。

在您的自走車與機械手臂整合專案中，我強烈建議使用 Rviz 視覺化驗證。這能同時檢查 URDF 結構和 TF 座標系是否正確，確保手臂和底盤的座標轉換（<origin> 標籤）沒有錯誤，這是實現精準抓取的核心前提。