今天接續上篇，繼續介紹怎麼用 XML 格式來描述 Gazebo 裡面的模型。

建立一個 ROS-Gazebo 專案的模型檔

前往 models 目錄建立一個模型目錄，我先取名為 my_model。接著在裡面建立模型配置檔 model.config 和模型描述檔 model.sdf：

$ mkdir models/my_model

$ touch models/my_model/model.config

$ touch models/my_model/model.sdf

模型配置 model.config

model.config 檔案是用來定義模型的基本資訊，例如模型的名稱、版本、作者資訊等，這些資訊有助於 Gazebo 確認和使用該模型。

在 model.config 加入內容如下：

<?xml version="1.0"?>

<model>
	  <name>My model</name>
	  <version>1.0</version>
	  <sdf version="1.5">model.sdf</sdf>
	
	  <author>
		    <name>Your Name</name>
		    <email>your@mail.com</email>
	  </author>
	
	  <description>
		    This is a rectangular metal box model for gazebo simulation.
	  </description>
</model>

模型描述 model.sdf

SDF（Simulation Description Format，模擬描述格式）是 Gazebo 在模擬環境中呈現物件的檔案格式，在這個系列文中會採用 1.5 版的 SDF 格式。關於 SDF 格式的文件可以查看 SDFormat.org 的規格文件。

model.sdf 檔案是用來定義模型的幾何形狀、物理性質、材質等具體屬性。在這裡，我們會建立一個簡單的長方體模型。

在 model.sdf 加入內容如下，這裡包含了一些常見的模型描述：

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.5">
  <model name="my_model">
    <static>false</static>
    <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
    
    <!-- 設定模型的連結部分, 這一篇先不談 -->
    <link name="base_link">
      <!-- 慣性設定 -->
      <inertial>
        <mass>8.37</mass>
        <inertia>
          <ixx>0.194</ixx>
          <iyy>0.264</iyy>
          <izz>0.104</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      
      <!-- 碰撞設定 -->
      <collision name="collision">
        <geometry>
          <box> <!-- 定義模型為一個箱體 -->
            <size>0.3 0.2 0.5</size> <!-- x, y, z 尺寸, 單位:公尺 -->
          </box>
        </geometry>
        <surface>
          <friction>
            <ode>  <!-- 摩擦力採用 ODE 物理引擎計算 -->
              <mu>100</mu> <!-- 水平方向的摩擦係數 -->
              <mu2>50</mu2> <!-- 垂直方向的摩擦係數 -->
            </ode>
          </friction>
        </surface>
      </collision>
      
      <!-- 視覺設定 -->
      <visual name="visual">
        <geometry>
          <box> <!-- 定義模型為一個箱體 -->
            <size>0.3 0.2 0.5</size> <!-- x, y, z 尺寸, 單位:公尺 -->
          </box>
        </geometry>
        <material>
          <script> <!-- 使用 Gazebo 的材質檔 -->
            <uri>file://media/materials/scripts/gazebo.material</uri>
            <name>Gazebo/Red</name>
          </script>
        </material>
      </visual>
      
    </link>
  </model>
</sdf>

1. <model> 標籤：

   • <static> 標籤：定義模型是否是靜態的。如果模型是靜態的，它不會受物理引擎影響而移動。這裡設為 false，表示該模型可以移動。

   • <pose> ：在建立模型時，可以設定模型預設位置和姿態，六個數值分別代表位置向量 x、y、z（以公尺為單位），和旋轉角度 roll、pitch、yaw（以弧度為單位）。

2. <link> 標籤：

   連結（link）是 SDF 格式中模型的基本單位，可以包含慣性、碰撞、視覺等屬性。對於連結的概念會在之後要建立一個較複雜模型時會再詳細介紹。

   • <inertial> 標籤：設定模型的質量和轉動慣量（Inertia），這影響模型對外力的抵抗效果。例如，如果將一台無人機的質量和轉動慣量設定很小，那它就很容易被風吹走，或者原地起飛就會開始到處亂轉。

     轉動慣量通常是 3x3 矩陣形式，但在 Gazebo 中只需要提供對角線上的三個值（ixx、iyy、izz），分別對應物體沿 X、Y、Z 軸的旋轉慣性。
     這些數值是根據物體的形狀及其質量分佈計算的，對於不同形狀的物體計算公式不同，我這裡的數值是請 ChatGPT 提供的。

   • <collision> 標籤：定義模型的碰撞屬性，決定了模型會如何與環境中的其他物體進行碰撞和反彈。這裡使用了一個簡單的長方體來表示碰撞區域。在這個標籤中可以設定幾何形狀尺寸（<geometry>）和表面性質（<surface>）。

     表面性質影響模型的摩擦力、碰撞恢復係數等。常用的屬性有：：摩擦力（<friction>）、彈性（<bounce>）和觸感（<contact>）。

   • <visual> 標籤：設定模型的視覺屬性，包括幾何形狀和材質。這裡使用灰色作為模型的外觀顏色。在這個標籤中可以設定幾何形狀尺寸（<geometry>）、材質（<material>）和透明度（<transparency>）。一般來說會將幾何形狀設定的和 <collision> 標籤一致。

     碰撞和視覺的幾何形狀可以是簡單的幾何體，也可以是網格模型（使用 .dae 檔案）。
     常見的幾何形狀有：箱體（<box>）、球體（<sphere>）、圓柱體（<cylinder>）和網格（<mesh>）。

和昨天一樣，雖然也是沒有做什麼太複雜的東西，卻寫了好多呀！不過雖然設定好了模型，但是還要透過世界檔（.world）來放進模擬環境中，下一篇就會介紹世界檔的設定方式，到時候就可以看到今天設定的模型的樣子囉。