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前言

这是一个系列小文章，主要介绍在ROS-Gazebo中如何更好地使用SDF格式建模与仿真。众所周知，URDF是ROS的原生支持格式，但在某些情况下（尤其是Gazebo仿真时），使用SDF格式会更加合理。鉴于中文网络上几乎没有成体系的SDF介绍博文，因此我将自己在硕士期间关于SDF模型的使用经验稍作总结。如有谬误，还望友好地指出。

本系列规划如下内容，建议按顺序阅读。尤其是第一篇，以确认你是否有必要使用SDF建模：

• 为什么选择SDF？
• SDF规范文档与模型资源
• SDF的建模与使用
• ERB：模块化生成SDF模型
• SDF与URDF的相互转换
• 基于SDF的多机器人仿真
• 使用与编写自定义插件——以PID控制插件为例

1 什么情况下需要转换URDF和SDF？

正如我们在第一篇文章 为什么选择SDF？ 中所述，在一些特殊情况中，只能使用URDF或SDF格式的模型。如Rviz可视化只能使用URDF，并联机器人的Gazebo仿真只能使用SDF。这时候，如果我们已有的模型格式不符要求，就需要转换。但值得注意的是，由于URDF和SDF的元素并不完全对应，因此下面列出的转换过程或多或少存在一些问题。对于刚开始搭建模型的小伙伴们，我还是建议直接选用合适的格式，用xacro或rsdf的参数化和模块化方法建模，而非使用转换功能。

在接下来的内容中，我们讨论了URDF和SDF相互转换的方法，并验证了一个液压缸模型的格式转换。

2 URDF 转 SDF

由于sdf是Gazebo的原生格式，因此.urdf转.sdf是比较简单的。我采用的方法一般是：使用常规方法将.urdf加载到Gazebo中后，再将其另存为一个单独的.world文件。此时sdf格式的模型就完整地保存在.world文件的<model>元素下了。

另外，Gazebo官方还提供了另一种命令行方法，也可将实现urdf转sdf。在urdf所在目录下打开终端，执行如下命令。其中my_model.urdf是原urdf的名称。

gz sdf -p my_model.urdf > my_model.sdf

3 SDF 转 URDF

相比起.urdf转.sdf，虽然没有官方的方法将.sdf转为.urdf，但好在有大佬自己开发了可行的工具——pysdf功能包。项目的github地址如下：

该包的版本过老，我在ubuntu18.04和ros melodic上直接运行报错，对其做了一些细微的修改后可用，你也可使用我修改后的版本：

该功能包使用起来也很简单，分为4个步骤：

（1）在github中下载pysdf功能包，放到ROS工作空间下的src目录下。

（2）编译工作空间

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

（3）从待转换的sdf模型文件所在的目录打开终端，执行如下命令。其中my_model.sdf是原sdf模型文件的名称。

rosrun pysdf sdf2urdf.py my_model.sdf result_model.urdf

注意事项：

• sdf2urdf.py是python可执行文件，如果报错[rosrun] Couldn't find executable named sdf2urdf below...，就需要先通过chmod +x *指令为其赋予可执行权限，这是使用所有ROS-python可执行文件时都要注意的事情。
• sdf文件中不要有插件，也不要有ball关节等urdf无法识别的关节类型
• 转换完成后可使用check_urdf工具检查urdf的合法性，命令如下：

sudo apt-get install liburdfdom-tools
check_urdf result_model.rudf

4 实验

4.1 SDF转URDF

在gazebo的模型编辑器（详见SDF的建模与使用）中创建一个液压缸模型，其中包含了两个圆柱体link和一个移动joint。将其另存为model。

打开model所在的目录，如下所示：

运行如下转换指令（假设pysdf已经下载编译完成，且python文件已赋予权限）

rosrun pysdf sdf2urdf.py model.sdf model.urdf

检查urdf合法性：

sudo apt-get install liburdfdom-tools
check_urdf model.rudf

返回信息显示没有问题：

---------- Successfully Parsed XML ---------------
root Link: model__link_0 has 1 child(ren)child(1):  model__link_1

4.2 URDF转SDF

删除原有model.sdf，在SDF所在目录下执行：

gz sdf -p /model.urdf > /model.sdf

成功生成新的model.sdf，在gazebo中打开查看：

参考资料

[1] gazebo_question：Convert .urdf to .sdf or load .urdf

[2] pysdf