sdf-xacro-model

name	sdf-xacro-model
description	轮式车辆 SDF/XACRO 模型开发技能 - 差速驱动车、阿克曼车、履带车模型创建与仿真配置
argument-hint	创建轮式车辆模型 OR 差速驱动 OR 阿克曼模型 OR 履带车
user-invocable	true

Wheeled Vehicle SDF/XACRO Model Skill

用于创建轮式移动机器人的 SDF 和 XACRO 模型

---

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• 创建差速驱动轮式机器人
• 创建阿克曼转向车辆
• 创建履带式机器人
• 配置轮式车辆传感器
• 设置仿真环境参数

---

快速参考

车辆类型选择

// 差速驱动 - 适合室内移动机器人
// 阿克曼转向 - 适合户外车辆
// 履带式 - 适合复杂地形

---

差速驱动车辆

SDF 模型 - 完整示例

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.11">
  <model name="diff_drive_robot">
    <static>false</static>
    <self_collide>false</self_collide>
    
    <!-- 基座链接 -->
    <link name="base_link">
      <pose>0 0 0.1 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>10.0</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.1</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.1</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.1</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      
      <!-- 基座碰撞体 -->
      <collision name="base_collision">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.5 0.4 0.1</size>
          </box>
        </geometry>
      </collision>
      
      <!-- 基座视觉体 -->
      <visual name="base_visual">
        <geometry>
          <box>
            <size>0.5 0.4 0.1</size>
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
          <diffuse>0.3 0.3 0.3 1</diffuse>
        </material>
      </visual>
    </link>
    
    <!-- 左前轮 -->
    <link name="wheel_fl">
      <pose>0.2 0.25 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>0.5</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.001</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.001</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.001</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name="wheel_fl_collision">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
        <surface>
          <friction>
            <ode>
              <mu>1.0</mu>
              <mu2>1.0</mu2>
            </ode>
          </friction>
        </surface>
      </collision>
      <visual name="wheel_fl_visual">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.1 0.1 0.1 1</ambient>
        </material>
      </visual>
    </link>
    
    <joint name="wheel_fl_joint" type="continuous">
      <parent>base_link</parent>
      <child>wheel_fl</child>
      <axis>
        <xyz>0 1 0</xyz>
      </axis>
    </joint>
    
    <!-- 右前轮 -->
    <link name="wheel_fr">
      <pose>0.2 -0.25 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>0.5</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.001</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.001</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.001</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name="wheel_fr_collision">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="wheel_fr_visual">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.1 0.1 0.1 1</ambient>
        </material>
      </visual>
    </link>
    
    <joint name="wheel_fr_joint" type="continuous">
      <parent>base_link</parent>
      <child>wheel_fr</child>
      <axis>
        <xyz>0 1 0</xyz>
      </axis>
    </joint>
    
    <!-- 左后轮 -->
    <link name="wheel_rl">
      <pose>-0.2 0.25 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>0.5</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.001</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.001</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.001</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name="wheel_rl_collision">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="wheel_rl_visual">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.1 0.1 0.1 1</ambient>
        </material>
      </visual>
    </link>
    
    <joint name="wheel_rl_joint" type="continuous">
      <parent>base_link</parent>
      <child>wheel_rl</child>
      <axis>
        <xyz>0 1 0</xyz>
      </axis>
    </joint>
    
    <!-- 右后轮 -->
    <link name="wheel_rr">
      <pose>-0.2 -0.25 0 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>0.5</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.001</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.001</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.001</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name="wheel_rr_collision">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
      </collision>
      <visual name="wheel_rr_visual">
        <geometry>
          <cylinder>
            <radius>0.1</radius>
            <length>0.05</length>
          </cylinder>
        </geometry>
        <material>
          <ambient>0.1 0.1 0.1 1</ambient>
        </material>
      </visual>
    </link>
    
    <joint name="wheel_rr_joint" type="continuous">
      <parent>base_link</parent>
      <child>wheel_rr</child>
      <axis>
        <xyz>0 1 0</xyz>
      </axis>
    </joint>
    
    <!-- 激光雷达 -->
    <link name="laser_link">
      <pose>0.25 0 0.15 0 0 0</pose>
      <sensor name="laser" type="gpu_lidar">
        <update_rate>10</update_rate>
        <ray>
          <scan>
            <horizontal>
              <samples>360</samples>
              <resolution>1</resolution>
            </horizontal>
          </scan>
          <range>
            <min>0.1</min>
            <max>30</max>
          </range>
        </ray>
        <plugin filename="gz-sim-sensors-gpu-lidar" name="gz::sim::systems::GpuRaySensor">
          <ros>
            <namespace>/robot</namespace>
          </ros>
        </plugin>
      </sensor>
    </link>
    
    <joint name="laser_joint" type="fixed">
      <parent>base_link</parent>
      <child>laser_link</child>
    </joint>
    
    <!-- 差速驱动插件 -->
    <plugin filename="gz-sim-diff-drive-system" name="gz::sim::systems::DiffDrive">
      <left_joint>wheel_fl_joint</left_joint>
      <right_joint>wheel_fr_joint</right_joint>
      <left_joint>wheel_rl_joint</left_joint>
      <right_joint>wheel_rr_joint</right_joint>
      <wheel_radius>0.1</wheel_radius>
      <wheel_separation>0.5</wheel_separation>
      <max_wheel_torque>20</max_wheel_torque>
      <max_wheel_velocity>10</max_wheel_velocity>
    </plugin>
  </model>
</sdf>

XACRO 模型

<?xml version="1.0" ?>
<robot name="diff_drive_robot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
  
  <!-- 参数定义 -->
  <xacro:property name="PI" value="3.14159265358979"/>
  <xacro:property name="base_mass" value="10.0"/>
  <xacro:property name="base_length" value="0.5"/>
  <xacro:property name="base_width" value="0.4"/>
  <xacro:property name="base_height" value="0.1"/>
  
  <xacro:property name="wheel_radius" value="0.1"/>
  <xacro:property name="wheel_width" value="0.05"/>
  <xacro:property name="wheel_mass" value="0.5"/>
  <xacro:property name= =/>
  
  
  
  
    
      
        
        
      
      
        
          
        
      
      
        
          
        
        
          
        
      
    
  
  
  
  
    
      
      
      
      
      
    
    
    
      
        
        
      
      
        
          
        
        
          
            
              1.0
              1.0
            
          
        
      
      
        
          
        
        
          
        
      
    
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
    
      
        /robot
        cmd_vel:=cmd_vel
        odom:=odom
      
      50
      wheel_fl_joint
      wheel_fr_joint
      ${wheel_separation}
      ${wheel_radius}
      20
      10
    
  
  

---

阿克曼转向车辆

SDF 模型

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.11">
  <model name="ackermann_vehicle">
    <static>false</static>
    
    <!-- 车身 -->
    <link name="chassis">
      <pose>0 0 0.2 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>50.0</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.5</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.8</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.8</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      
      <collision name="chassis_collision">
        
          
            1.0 0.5 0.2
          
        
      
      
      
        
          
            1.0 0.5 0.2
          
        
        
          0.4 0.2 0.1 1
        
      
    
    
    
    
      0.4 0 0.1 0 0 0
      
        5.0
        
          0.0100
          0.010
          0.01
        
      
      
        
          
            0.1 0.4 0.1
          
        
      
      
        
          
            0.1 0.4 0.1
          
        
        
          0.2 0.2 0.2 1
        
      
    
    
    
      chassis
      front_axle
      
        0 0 1
        
          -0.5
          0.5
        
      
    
    
    
    
      0.4 0.3 0.1 0 0 0
      
        2.0
        
          0.0100
          0.010
          0.01
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      front_axle
      wheel_fl
      
        0 1 0
      
    
    
    
    
      0.4 -0.3 0.1 0 0 0
      
        2.0
        
          0.0100
          0.010
          0.01
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      front_axle
      wheel_fr
      
        0 1 0
      
    
    
    
    
      -0.4 0.25 0.1 0 0 0
      
        2.0
        
          0.0100
          0.010
          0.01
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      chassis
      wheel_rl
      
        0 1 0
      
    
    
    
      -0.4 -0.25 0.1 0 0 0
      
        2.0
        
          0.0100
          0.010
          0.01
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
      
      
        
          
            0.15
            0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      chassis
      wheel_rr
      
        0 1 0
      
    
    
    
    
      wheel_fl_joint
      wheel_fr_joint
      wheel_rl_joint
      wheel_rr_joint
      front_steering_joint
      0.15
      0.6
      0.8
      0.5
    
  

---

履带式车辆

SDF 模型

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.11">
  <model name="tracked_vehicle">
    <static>false</static>
    
    <!-- 车身 -->
    <link name="chassis">
      <pose>0 0 0.15 0 0 0</pose>
      <inertial>
        <mass>30.0</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.3</ixx><ixy>0</ixy><ixz>0</ixz>
          <iyy>0.5</iyy><iyz>0</iyz>
          <izz>0.5</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      
      <collision name="chassis_collision">
        
          
            0.8 0.4 0.15
          
        
      
      
      
        
          
            0.8 0.4 0.15
          
        
        
          0.3 0.3 0.2 1
        
      
    
    
    
    
      0 0.25 0 0 0 0
      
        5.0
        
          0.0500
          0.050
          0.05
        
      
      
        
          
            0.8 0.1 0.1
          
        
        
          
            
              2.0
              2.0
            
          
        
      
      
        
          
            0.8 0.1 0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      chassis
      track_left
      
        0 1 0
      
    
    
    
    
      0 -0.25 0 0 0 0
      
        5.0
        
          0.0500
          0.050
          0.05
        
      
      
        
          
            0.8 0.1 0.1
          
        
        
          
            
              2.0
              2.0
            
          
        
      
      
        
          
            0.8 0.1 0.1
          
        
        
          0.1 0.1 0.1 1
        
      
    
    
    
      chassis
      track_right
      
        0 1 0
      
    
    
    
    
      track_left_joint
      track_right_joint
      0.1
      0.5
      50
      5
    
  

---

传感器配置

轮式车辆常用传感器

<!-- 激光雷达 - 前置 -->
<link name="front_laser_link">
  <pose>0.4 0 0.15 0 0 0</pose>
  <sensor name="front_laser" type="gpu_lidar">
    <update_rate>10</update_rate>
    <ray>
      <scan>
        <horizontal>
          <samples>360</samples>
          <resolution>1</resolution>
        </horizontal>
      </scan>
      <range>
        <min>0.1</min>
        <max>30</max>
      </range>
    </ray>
    <plugin filename="gz-sim-sensors-gpu-lidar" name="gz::sim::systems::GpuRaySensor">
      <ros>
        <namespace>/robot
      
    
  




  0.3 0 0.2 0 0.3 0
  
    30
    
      1.57
      
        640
        480
      
    
    
      
        /robot
      
    
  




  0 0 0.1 0 0 0
  
    100
    
      
        /robot
      
    
  




  0 0 0.2 0 0 0
  
    10
    
      
        /robot
      
    
  

---

环境参数配置

地面摩擦参数

<gazebo reference="wheel">
  <surface>
    <friction>
      <ode>
        <mu>1.0</mu>
        <mu2>1.0</mu2>
        <fdir1>0 0 1</fdir1>
        <slip1>0</slip1>
        <slip2>0</slip2>
      </ode>
      <contact>
        <kp>1e7</kp>
        <kd>1</kd>
      </contact>
    </friction>
  </surface>
</gazebo>

负载配置

<gazebo reference="base_link">
  <!-- 附加负载质量 -->
  <mass>2.0</mass>
</gazebo>

---

常见问题

问题 1: 机器人滑动

解决方案：

• 增加轮子摩擦系数 (mu > 1.0)
• 检查关节阻尼设置
• 验证驱动扭矩

问题 2: 转向不准

解决方案：

• 调整阿克曼转向角度限制
• 验证前轴位置
• 检查转向关节限位

---

相关资源

• Gazebo DiffDrive
• ROS2 Ackermann
• Wheeled Robot Models

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另见

• navigation/ - 导航配置
• perception/ - 感知配置