设置 SDF 模型
本指南将为一个简单的差速驱动机器人创建 SDF（Simulation Description Format，仿真描述格式）文件，帮助读者积累为 Gazebo 仿真构建 SDF 文件的实践经验。
注意：本教程的完整源代码可在 navigation2_tutorials 仓库的
sam_bot_description包中找到。该仓库中的代码是完成本系列全部教程后的最终版本。
关于 SDF
Section titled “关于 SDF”SDF 是一种用于仿真器（如 Gazebo）的文件格式，可描述仿真环境、模型（包括连杆、关节及物理仿真元数据）以及相关插件。本指南创建的 SDF 适用于现代 Gazebo，但也可用于其他仿真器，如 Open3D Engine 或 Isaac Sim。
借助 sdformat-urdf 包，可以将 SDF 与 robot_state_publisher 配合使用，后续教程会详细介绍。
首先，加载 ROS 2 安装目录的环境变量：
source /opt/ros/<ros2-distro>/setup.bash然后安装 sdformat-urdf 包：
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-sdformat-urdf该包提供一个 C++ 库和 urdf_parser_plugin，能将 SDFormat XML 转换为 URDF C++ 结构。安装后，即可用 SDFormat XML 替代 URDF XML 作为机器人描述。
注意：如需了解更多关于 SDF 和 sdformat_urdf 的信息，可查阅官方 SDFormat 网站 和 sdformat_urdf GitHub 仓库。
编写 SDF
Section titled “编写 SDF”目前的 SDF 基本上是 URDF 代码的 SDFormat 版本。两种描述的差异主要体现在后续添加的插件和传感器上。此外，SDF 还加入了仿真器所需的物理属性，如惯性（inertia）、质量（mass）和材质（material）。
以下是 URDF 代码的 SDF 版本：
<?xml version="1.0" ?><sdf version="1.8" xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro"> <model name='sam_bot' canonical_link='base_link'>
<!-- Define robot constants --> <xacro:property name="base_width" value="0.31"/> <xacro:property name="base_length" value="0.42"/> <xacro:property name="base_height" value="0.18"/>
<xacro:property name="wheel_radius" value="0.10"/> <xacro:property name="wheel_width" value="0.04"/> <xacro:property name="wheel_ygap" value="0.025"/> <xacro:property name="wheel_zoff" value="0.05"/> <xacro:property name="wheel_xoff" value="0.12"/>
<xacro:property name="caster_xoff" value="0.14"/>
<!-- Define some commonly used inertial properties --> <xacro:macro name="box_inertia" params="m w h d"> <inertial> <pose>0 0 0 ${pi/2} 0 ${pi/2}</pose> <mass>${m}</mass> <inertia> <ixx>${(m/12) * (h*h + d*d)}</ixx> <ixy>0.0</ixy> <ixz>0.0</ixz> <iyy>${(m/12) * (w*w + d*d)}</iyy> <iyz>0.0</iyz> <izz>${(m/12) * (w*w + h*h)}</izz> </inertia> </inertial> </xacro:macro>
<xacro:macro name="cylinder_inertia" params="m r h"> <inertial> <pose>0 0 0 ${pi/2} 0 0</pose> <mass>${m}</mass> <inertia> <ixx>${(m/12) * (3*r*r + h*h)}</ixx> <ixy>0.0</ixy> <ixz>0.0</ixz> <iyy>${(m/12) * (3*r*r + h*h)}</iyy> <iyz>0.0</iyz> <izz>${(m/2) * (r*r)}</izz> </inertia> </inertial> </xacro:macro>
<xacro:macro name="sphere_inertia" params="m r"> <inertial> <mass>${m}</mass> <inertia> <ixx>${(2/5) * m * (r*r)}</ixx> <ixy>0.0</ixy> <ixz>0.0</ixz> <iyy>${(2/5) * m * (r*r)}</iyy> <iyz>0.0</iyz> <izz>${(2/5) * m * (r*r)}</izz> </inertia> </inertial> </xacro:macro>
<!-- Robot Base --> <link name='base_link'> <must_be_base_link>true</must_be_base_link> <visual name="base_link_visual"> <geometry> <box><size> ${base_length} ${base_width} ${base_height} </size></box> </geometry> <material> <ambient>0 1 1 1</ambient> <diffuse>0 1 1 1</diffuse> </material> </visual>
<collision name="base_link_collision"> <geometry> <box><size> ${base_length} ${base_width} ${base_height} </size></box> </geometry> </collision> </link>
<!-- Robot Footprint --> <link name='base_footprint'> <pose relative_to="base_joint"/> <xacro:box_inertia m="15" w="${base_width}" d="${base_length}" h="${base_height}"/> </link>
<joint name='base_joint' type='fixed'> <parent>base_link</parent> <child>base_footprint</child> <pose relative_to="base_link">0.0 0.0 ${-(wheel_radius+wheel_zoff)} 0 0 0</pose> </joint>
<!-- Wheels --> <xacro:macro name="wheel" params="prefix x_reflect y_reflect"> <link name="${prefix}_link"> <pose relative_to="${prefix}_joint"/>
<visual name="${prefix}_link_visual"> <pose relative_to="${prefix}_link">0 0 0 ${pi/2} 0 0</pose> <geometry> <cylinder> <radius>${wheel_radius}</radius> <length>${wheel_width}</length> </cylinder> </geometry> <material> <ambient>0.3 0.3 0.3 1.0</ambient> <diffuse>0.7 0.7 0.7 1.0</diffuse> </material> </visual>
<collision name="${prefix}_link_collision"> <pose relative_to="${prefix}_link">0 0 0 ${pi/2} 0 0</pose> <geometry> <cylinder> <radius>${wheel_radius}</radius> <length>${wheel_width}</length> </cylinder> </geometry> </collision>
<xacro:cylinder_inertia m="0.5" r="${wheel_radius}" h="${wheel_width}"/> </link>
<joint name="${prefix}_joint" type="revolute"> <parent>base_link</parent> <child>${prefix}_link</child> <pose relative_to="base_link">${x_reflect*wheel_xoff} ${y_reflect*(base_width/2+wheel_ygap)} ${-wheel_zoff} 0 0 0</pose> <axis> <xyz>0 1 0</xyz> <limit> <lower>-inf</lower> <upper>inf</upper> </limit> </axis> </joint> </xacro:macro>
<xacro:wheel prefix="drivewhl_l" x_reflect="-1" y_reflect="1" /> <xacro:wheel prefix="drivewhl_r" x_reflect="-1" y_reflect="-1" />
<link name="front_caster"> <pose relative_to="caster_joint"/>
<visual name="front_caster_visual"> <geometry> <sphere> <radius>${(wheel_radius+wheel_zoff-(base_height/2))}</radius> </sphere> </geometry> <material> <ambient>0 1 1 1</ambient> <diffuse>0 1 1 1</diffuse> </material> </visual>
<collision name="front_caster_collision"> <geometry> <sphere> <radius>${(wheel_radius+wheel_zoff-(base_height/2))}</radius> </sphere> </geometry> </collision>
<xacro:sphere_inertia m="0.5" r="${(wheel_radius+wheel_zoff-(base_height/2))}"/> </link>
<joint name="caster_joint" type="fixed"> <parent>base_link</parent> <child>front_caster</child> <pose relative_to="base_link">${caster_xoff} 0.0 ${-(base_height/2)} 0 0 0</pose> </joint> </model></sdf>将 display.launch.py 中的 default_model_path 改为引用 SDF 描述而不是 URDF 描述。
default_model_path = os.path.join(pkg_share, 'src', 'description', 'sam_bot_description.sdf')构建并加载包，然后启动 display.launch.py：
colcon build --symlink-installsource install/setup.bashros2 launch sam_bot_description display.launch.py注意：可能会出现类似
[kdl_parser]: The root link base_link has an inertia specified in the URDF, but KDL does not support a root link with an inertia. As a workaround, you can add an extra dummy link to your URDF.的警告。该警告可以安全忽略，这只是 SDF 到 URDF 转换过程中的一个已知现象。
至此，本教程全部完成：为简单的差速驱动机器人创建了 SDF 文件，搭建了 ROS 2 项目，启动了使用该 SDF 发布机器人坐标变换的 publisher 节点，并通过 RViz 可视化验证了 SDF 的正确性。