如何得到惯性参数

[守]

各位大佬，我目前手上有一个车，想要建立它的gazebo模型，但是因为这个车各个部件不是标准的几何体，所以想要请问计算它的惯性参数。
我看了gazebo官方推荐的meshlab工具进行参数计算的教程和其他博客，并且实际使用了，但是效果非常不好。
是否可以使用solidworks得到比较精确的惯性参数，或者有一些比较好的方法可以得到惯性参数？
比如turtlebot3的主体部分的惯性参数，它的模型图如下：

如何计算它的惯性参数。
请问各位大佬在做项目时进行gazebo仿真时，需要惯性参数时是如何处理的。
希望大佬们可以解答，十分感谢！！！

[小鱼]

@守 一般我们会将其看作一个圆柱体之类的近似标准体,接着就可以计算惯性参数了

之前小鱼做了一键安装,节省了不少小伙伴的时间来追求爱情,成功脱单 今年七夕小鱼没啥好送的,送你一个URDF模板,

地址在: https://fishros.com/d2lros2/#/humble/codebook/urdf/xacro

原文如下

URDF默认格式是纯文本的，我们并不能在其中加入计算公式和定义，用URDF定义一个机器人模型会导致整个文件非常冗长，使用Xacro工具可以解决这个问题。

Xacro是urdf的定义和生成工具，你按照Xacro提供的方式定义可以复用的模型描述块，之后就可以直接调用这些描述，最后使用xacro指令生成最终的urdf模型了。

1.添加模板

小鱼这里提供了常用的xacro描述定义的代码块，你可以直接引入的你的工程里进行使用。

在你的功能包里新建xacro_template.xacro文件，复制粘贴下面的内容到其中。

<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro" xmlns:fishros="http://fishros.com">
  <xacro:macro name="box_inertia" params="m w h d">
    <inertial>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${pi/2} 0 ${pi/2}"/>
      <mass value="${m}"/>
      <inertia ixx="${(m/12) * (h*h + d*d)}" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="${(m/12) * (w*w + d*d)}" iyz="0.0" izz="${(m/12) * (w*w + h*h)}"/>
    </inertial>
  </xacro:macro>

  <xacro:macro name="cylinder_inertia" params="m r h">
    <inertial>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${pi/2} 0 0" />
      <mass value="${m}"/>
      <inertia ixx="${(m/12) * (3*r*r + h*h)}" ixy = "0" ixz = "0" iyy="${(m/12) * (3*r*r + h*h)}" iyz = "0" izz="${(m/2) * (r*r)}"/>
    </inertial>
  </xacro:macro>

  <xacro:macro name="sphere_inertia" params="m r">
    <inertial>
      <mass value="${m}"/>
      <inertia ixx="${(2/5) * m * (r*r)}" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="${(2/5) * m * (r*r)}" iyz="0.0" izz="${(2/5) * m * (r*r)}"/>
    </inertial>
  </xacro:macro>

  <xacro:macro name="sphere_visual" params="r origin_r origin_p origin_y">
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
          <sphere radius="${r}"/>
      </geometry>
      <material name="blue">
        <color rgba="0.0 0.0 0.8 1.0"/>
      </material> 
    </visual>
  </xacro:macro>

<xacro:macro name="sphere_collision" params="r origin_r origin_p origin_y">
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
          <sphere radius="${r}"/>
      </geometry>
        <material name="green">
            <color rgba="0.0 0.8 0.0 1.0"/>
        </material>
    </collision>
</xacro:macro>


<xacro:macro name="box_visual" params="w d h origin_r origin_p origin_y">
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
          <box size="${w} ${d} ${h}" />
      </geometry>
      <material name="blue">
        <color rgba="0.0 0.0 0.8 1.0"/>
      </material> 
    </visual>
</xacro:macro>

<xacro:macro name="box_collision" params="w d h origin_r origin_p origin_y">
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
          <box size="${w} ${d} ${h}" />
      </geometry>
        <material name="green">
            <color rgba="0.0 0.8 0.0 1.0"/>
        </material>
    </collision>
</xacro:macro>


<xacro:macro name="cylinder_visual" params="r h origin_r origin_p origin_y">
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
         <cylinder length="${h}" radius="${r}"/>
      </geometry>
      <material name="blue">
        <color rgba="0.0 0.0 0.8 1.0"/>
      </material> 
    </visual>
</xacro:macro>


<xacro:macro name="cylinder_collision" params="r h origin_r origin_p origin_y">
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="${origin_r} ${origin_p} ${origin_y}"/>
      <geometry>
         <cylinder length="${h}" radius="${r}"/>
      </geometry>
      <material name="blue">
        <color rgba="0.0 0.0 0.8 1.0"/>
      </material> 
    </collision>
</xacro:macro>


</robot>

2.使用模板生成URDF

接着你可以新建你的机器人模型描述文件，比如fishbot.urdf.xacro,之后你就可以在你的描述文件中调用小鱼提供的模板，快速的定义机器人。

比如创建一个正方体的base_link,并导入惯性矩阵。

<?xml version="1.0"?>
<robot name="fishbot" xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro">
  <xacro:include filename="xacro_template.xacro" />

  <link name="base_link">
    <xacro:box_visual w="0.809" d="0.5" h="0.1" origin_r="0" origin_p="0" origin_y="0"/>
    <xacro:box_collision w="0.809" d="0.5" h="0.1" origin_r="0" origin_p="0" origin_y="0"/>
    <xacro:box_inertia m="1.0" w="0.809" d="0.5" h="0.1"/>
  </link>

</robot>

上面w,d,h,代表长宽高，m代表质量。 <xacro:include filename="xacro_template.xacro" />用于引入小鱼提供的模板。

接着我们就可以通过xacro指令将其变成正常的urdf，打开终端，进入fishbot.urdf.xacro同级目录，输入指令xacro fishbot.urdf.xacro -o fishbot.urdf,即可生成fishbot.urdf，正常生成后的内容如下。

<?xml version="1.0" ?>
<!-- =================================================================================== -->
<!-- |    This document was autogenerated by xacro from fishbot.urdf.xacro             | -->
<!-- |    EDITING THIS FILE BY HAND IS NOT RECOMMENDED                                 | -->
<!-- =================================================================================== -->
<robot name="fishbot" xmlns:fishros="http://fishros.com">
  <link name="base_link">
    <visual>
      <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.809 0.5 0.1"/>
      </geometry>
      <material name="blue">
        <color rgba="0.0 0.0 0.8 1.0"/>
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.809 0.5 0.1"/>
      </geometry>
      <material name="green">
        <color rgba="0.0 0.8 0.0 1.0"/>
      </material>
    </collision>
    <inertial>
      <origin rpy="1.5707963267948966 0 1.5707963267948966" xyz="0 0 0"/>
      <mass value="1.0"/>
      <inertia ixx="0.021666666666666667" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="0.07537341666666666" iyz="0.0" izz="0.055373416666666675"/>
    </inertial>
  </link>
</robot>

这就是xacro的神奇之处，将短短的三行定义根据规则生成长长的URDF，关于xacro的详细使用可以参考 http://ros.org/wiki/xacro 。

[吴凯荣]

@守 总的来说好像没有特别好的方案，并且考虑到后续仿真计算的复杂性，一般都会对机器人的碰撞模型，以简单几何体进行替换，而简单几何体则具有对应的惯量计算公式