Ejercicio práctico 2

Actividad

Diseñar y simular un sistema de clasificación de objetos basados en ROS2, utilizando 2 robots Scaras.

Archivos Xacro

Introducción

En ROS 2, la descripción de robots se realiza mediante URDF (Universal Robot Description Format). Sin embargo, a medida que un robot crece en complejidad o cuando se requiere reutilizar el mismo modelo (varios robots iguales, variantes de hardware, etc.), escribir URDF plano se vuelve poco mantenible.

Para resolver esto, ROS utiliza XACRO (XML Macros), un preprocesador que permite generar URDF de forma parametrizable, modular y escalable.

Instalación de XACRO

XACRO no siempre viene instalado por defecto. Debe instalarse explícitamente para la distribución de ROS 2 en uso.

Instalación:

sudo apt update
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-xacro

Verificación:

which xacro
xacro --version

Si el comando xacro responde correctamente, la instalación es correcta.

Conceptos generales

XACRO es un preprocesador de URDF.

Permite:

Variables (property)
Parámetros de entrada (arg)
Macros reutilizables
Inclusión de archivos
Operaciones matemáticas
Configuraciones condicionales

Analogía útil:

Programación	ROS
Código fuente	`.xacro`
Binario	`.urdf`

Estructura básica de un archivo XACRO

Encabezado mínimo:

<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro" name="mi_robot">

  <!-- Contenido -->

</robot>

Uso de argumentos y propiedades

Para pasar parámetros desde el launch (por ejemplo, un prefijo), se utilizan arg y property. Ejemplo correcto y robusto:

<xacro:arg name="prefix" default=""/>
<xacro:property name="prefix" value="$(arg prefix)"/>

Esto permite usar el prefijo en expresiones:

<link name="${prefix}base_link"/>

En ROS 2, no basta solo con xacro:arg si se va a usar la variable con ${}. Debe convertirse explícitamente en property para evitar errores como:

error: name 'prefix' is not defined

Ejemplo de uso de prefijo en links y joints

<link name="${prefix}base_link"/>

<joint name="${prefix}joint_1" type="revolute">
  <parent link="${prefix}base_link"/>
  <child  link="${prefix}link_1"/>
  <axis xyz="0 0 1"/>
  <limit lower="-3.14" upper="3.14" effort="5" velocity="1.0"/>
</joint>

Esto garantiza que múltiples instancias del mismo robot no colisionen en TF ni en nombres de joints.

Generación de URDF desde XACRO

Conversión manual:

ros2 run xacro xacro robot.urdf.xacro prefix:=r1_ > robot_r1.urdf

En ROS 2, normalmente esta conversión se hace en tiempo de ejecución desde un archivo launch.

Uso de XACRO en archivos launch

Ejemplo típico en ROS 2:

robot_description = Command([
    "ros2 run xacro xacro ",
    xacro_file,
    " prefix:=r1_"
])

Node(
    package="robot_state_publisher",
    executable="robot_state_publisher",
    parameters=[{
        "robot_description": robot_description
    }]
)

Esto permite lanzar el mismo robot múltiples veces con diferentes parámetros.

Multi-robot con XACRO

Para lanzar dos robots iguales que actúen de forma independiente:

Un solo archivo XACRO
Prefijos distintos
Un robot_state_publisher por robot
Un joint_states por robot
Transformaciones world -> base_link independientes

Ejemplo de prefijos:

Robot 1: prefix:=r1_
Robot 2: prefix:=r2_

Frames resultantes:

r1_base_link
r2_base_link

Esto evita conflictos en:

TF
nombres de joints
visualización en RViz

Dependencias recomendadas en package.xml

Para un paquete que use XACRO:

<exec_depend>xacro</exec_depend>
<exec_depend>robot_state_publisher</exec_depend>
<exec_depend>joint_state_publisher_gui</exec_depend>
<exec_depend>rviz2</exec_depend>
<exec_depend>tf2_ros</exec_depend>

Errores comunes

Ejecutar xacro sin tenerlo instalado
Usar ${prefix} sin definir property
No usar prefijos en sistemas multi-robot
Compartir /joint_states entre robots
Confiar solo en namespaces sin prefijar links/joints