urdfとは？初心者にも分かる基本ガイド：ロボットの骨組みを理解しよう共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

urdfとは何か

urdf は Universal Robot Description Format の略称で、ロボットの形状や関節、動作の仕組みをテキストファイル（主に XML 形式）で表現する規格です。この規格を使うと、ソフトウェアがロボットのモデルを読み取り、描画したり動かしたりすることができます。URDF は、実世界の部品をデジタルに再現する地図のような役割を果たします。初心者の方には「ロボットの骨組みをどう表すのか」を理解するのにぴったりの入口です。

urdfが使われる主な場面

ロボットの開発では、シミュレーションと実機制御の両方で URDF が用いられます。ROS（Robot Operating System）や Gazebo、Rviz などのツールは URDF を読み込み、ロボットの形状を画面に表示したり、関節を動かして挙動を検証したりします。これにより、実際の部品を作る前に設計の検証を行えるのです。

urdfの基本構造と主要な要素

以下は URDF の基本的な要素とそれぞれの役割を表にまとめたものです。ここを押さえると、URDF のファイルを読み解く力がつきます。

要素	意味・役割
link	ロボットの部品そのものを表す基本ブロック。形状や質量、慣性などを定義します。
joint	リンク同士の接続と動作を定義します。回転（revolute）や直線（prismatic）などのタイプがあります。
inertial	部品の慣性情報を記述します。計算上重要な要素です。
visual	レンダリング用の見た目を定義します。どの形状でどう見えるかを決めます。
collision	衝突判定の形状を定義します。動作計画や衝突回避に使われます。
geometry	形状情報（長さ、半径、半径など）をまとめて格納します。
origin	部品の座標系の原点と姿勢を定義します。
axis	関節の回転軸を指定します。
limit	関節の可動域の範囲を設定します。

urdfの実装ステップ（簡易版）

URDF ファイルを作るときの基本的な流れを、初心者向けに分かりやすく解説します。1. ロボット全体の名前とルートリンクを決める。2. 各部品のリンクを追加し、形状・質量・慣性を設定する。3. 部品同士の関係を joints でつなぐ。4. 視覚表示と衝突モデルを別々に設定することが大切です。5. origin や axis で座標系を整える。この順番で少しずつ完成度を上げていくと、ミスを減らせます。

urdfの簡単な例（概要）

以下は非常に簡略化した URDF の断片です。実際には XML の各要素を正しく閉じ、名前空間やファイル参照を適切に設定します。例として、コードの一部を人が読める形で示します。

URDF を学ぶためのポイント

・XML形式で階層構造を表現する点を理解すると、部品の相対位置を表す origin の扱いが楽になります。
・リンクとジョイントの組み合わせがロボットの形と動きを決めるので、設計時にこの二つを優先的に整理しましょう。
・実機とシミュレーションの両方を見据え、衝突モデルと可視モデルを別々に定義することが大切です。

まとめ

urdfとは、ロボットの形・大小・関節の動きを一つのファイルで表現できる非常に重要な規格です。初心者の方には、まず基本的な要素（link、joint、inertial、visual、collision、geometry、origin、axis、limit）の意味を理解することから始めるのがおすすめです。実際の開発では、URDF を土台にして Gazebo などのシミュレータに読み込ませ、動作を確認していく流れになります。地道ですが、少しずつ手を動かしていけば必ず理解が深まります。

urdfの同意語

Unified Robot Description Format: URDFの正式英語名称。ROSなどで使われる、ロボットの形状・ジョイント・運動学をXMLで記述する標準フォーマット。
URDF: Unified Robot Description Formatの略称。ロボットのモデルをXMLベースで記述するフォーマットを指す。
統一ロボット記述フォーマット: URDFの日本語名称・別名。ロボットの構成情報を統一的に表す記述フォーマット。
URDFファイル: URDFとして保存・配布されるXMLファイル（拡張子通常は .urdf）。
URDF形式: URDFのファイル形式・データ構造を指す表現。
ロボット記述フォーマット: ロボットのモデルを記述するフォーマットの総称。URDFはこのカテゴリに含まれる代表例。
XMLベースのロボット記述フォーマット: URDFの技術的特徴のひとつ。XMLで記述される点を強調した表現。
Xacro: URDFを生成するためのXMLマクロ言語。Xacroファイルから最終的なURDFを作成するのが一般的。
SDF: Simulation Description Formatの略。GazeboなどでURDFの代替として用いられることがある、ロボットモデル記述フォーマット。
ROS用URDF: ROS（Robot Operating System）環境で使われるURDFの実装・運用文脈。
ロボットモデルの標準記述方式: URDFの目的を説明する日本語表現。ロボットの構造を標準的に表す方法。
ロボット機構記述XML: URDFの特徴を表す表現。機構情報をXML形式で記述する点を指す。
Semantic Robot Description Format (SRDF): URDFに意味情報を追加する別フォーマット。ROSのエコシステムでリンク・ジョイントの意味情報を格納する用途。
Robot Description Language: ロボットモデルを記述する言語の総称。URDFの英語的同義語として使われることがある。

urdfの対義語・反対語

実機ロボット: URDFがロボットの設計情報をデジタルで表現するのに対し、実機ロボットは現実の機体そのもの。設計データと実物の間の差異を検証する際に、対比として使われる対象です。
現物ハードウェア: URDFが部品を仮想的に定義するのに対し、現物ハードウェアは実際に存在する部品。組み立て・配線・耐久性の検証に用いられます。
物理的現物: 部品・機構が物理的に存在して触れられる状態を指します。デジタルモデルと現物の整合性を取る際の反対の視点です。
具体部品: URDFの抽象的・デジタルな部品定義に対して、実際の部品（ネジ・ギア・シャフトなど）を指します。
実装済み機構: URDFが仮想の機構を表すのに対し、実装済み機構は現場で組み立て・配線・動作テストが完了している機構を指します。
現物デバイス: 仮想データではなく、現実のデバイスそのもの。実機テストや保守時の比較対象として使われます。

urdfの共起語

URDF: Unified Robot Description Format の略。ロボットの構造や形状、物理特性をXMLで表現する標準フォーマット。
ROS: Robot Operating System の略。URDFと連携してロボットモデルの管理・動作シミュレーションを行う基盤。
Xacro: XMLマクロの拡張形式。URDFを生成するための便利な記述方法で、部品の反復記述を簡素化する。
Gazebo: 3Dシミュレーター。URDFを読み込んでロボットモデルを物理シミュレーションする環境。
RViz: ROSの可視化ツール。URDFで定義したロボットモデルを3Dで表示・デバッグする。
robot_description: ROSのパラメータサーバ上にURDFを格納する標準キー。ロボットモデルの読み込み元となる。
robot_state_publisher: URDFをもとに各リンクのTFを計算して配信するROSノード。
joint: 関節。URDFでは revolute、prismatic、fixed などのタイプを定義する。
link: リンク。ロボットの剛体部品を表す基本要素。
inertial: 要素。リンクの慣性情報を含むセクション。
inertia: 要素の中身。慣性テンソルを表現する重要な情報。
origin: 原点座標。リンクや関節の位置と姿勢を決定する基準点。
pose: 位置と姿勢の表現。URDF内では origin で指定されることが多い。
visual: 外観定義。表示用のメッシュ、色、テクスチャなどを指定。
collision: 衝突判定用の形状。物理シミュレーションでの衝突検知に使用される。
geometry: 形状定義のセクション。box、cylinder、sphere、mesh などを含む。
mesh: メッシュファイル。visual/collisionの形状として参照される3Dモデル。
stl: STL形式のメッシュ。URDFでの mesh 要素に使われることがある。
dae: COLLADA形式。URDFでのメッシュ参照として使われることがある。
mass: 質量。リンクの質量は物理挙動に影響する。
joint_limits: 関節の可動域と制約。上限・下限・速度・努力などを設定する。
axis: 関節の回転軸。回転関節の軸方向を定義する。
parent: 親リンク。階層構造の上位リンクを指す属性。
child: 子リンク。親リンクに接続される下位リンク。
transmission: 伝達機構。モータと関節の対応関係や駆動情報を表す。
tf: Transform の略。座標系間の変換情報を扱う。URDFと連携して座標変換を管理する。
urdf.xacro: URDFを生成するためのXacroファイル。部品の再利用・パラメータ化に用いられる。
spawn_model: GazeboへURDFモデルを読み込ませるコマンド／手段。
catkin: ROSのビルドシステム。URDFを含むROSパッケージのビルド・管理に関係。
package: ROSパッケージ。URDFや関連ツールを格納する単位。
robot_model: ロボットモデル。URDFとして表現されることが多い概念。
joint_state_publisher: 関節角度を公開してRVizなどで可視化するROSノード。
kinematics: 運動学。URDFはロボットの運動学的構造を定義する基盤。
XML: URDFはXML形式で記述される。XMLの基本構造・タグが共通点として現れる。

urdfの関連用語

URDF: Unified Robot Description Formatの略。ROSでロボットの形状・関節構造・運動をXMLで記述する標準フォーマット。
Xacro: XML Macroの略。URDFを生成・管理するためのマクロ言語で、部品の繰り返しを展開してURDFを作る。
SRDF: Semantic Robot Description Format。URDFに意味論情報を付与する形式で、プランニンググループや関節の役割などを記述。
robot_description: ROSパラメータサーバにURDFを格納する際のキー名。ノード間で共有される。
robot_description_semantic: SRDFデータを格納するROSパラメータ名（SRDFの内容を指定）。
robot_state_publisher: URDFとジョイント状態からTFツリーを生成して配布するROSノード。
rviz: ROSの3D可視化ツール。URDFを3D表示してモデルを確認する際に使われる。
gazebo: 3D物理シミュレータ。URDFを読み込み、衝突形状・質量・関節運動を物理的にシミュレーションするツール。
SDF: Simulation Description Format。Gazeboなどで使われる別形式で、URDFからの変換も行われることがある。
urdfdom: URDFを読み解くC++ライブラリ群。URDFのパースや検証に使われる。
mesh: リンクの形状として外部メッシュを使う場合のgeometry要素。filenameでファイルを指定し、scaleで大きさを調整。
box: 直方体の形状。geometry要素の一つ。
cylinder: 円柱形状。geometry要素の一つ。
sphere: 球形状。geometry要素の一つ。
filename: メッシュファイルのパス。URDFのmesh要素で参照され、STL/DAE/OBJなどの形式が使われることが多い。
scale: meshの拡大縮小倍率を指定。小数点付きで指定することも多い。
geometry: リンクの形状を定義する要素。box/cylinder/sphere/meshのいずれかを使う。
visual: リンクの見た目を定義。geometryとmaterialを含め、レンダリングに用いられる。
collision: 衝突判定に用いる形状を定義。物理計算時の衝突検出に使用される。
material: 視覚的な色や質感を定義。カラー情報やテクスチャを含めることができる。
mass: 慣性ブロック内の質量。inertial要素の一部として指定。
inertial: 慣性特性をまとめる要素。質量massと慣性テンソルinertiaを含む。
inertia: 慣性テンソルの成分を表す。ixx/ixy/ixz/iyy/iyz/izzを値として設定する。
origin: 座標系の原点と姿勢を定義。xyzとrpy属性で位置と回転を指定。
axis: 関節の回転軸または移動軸を定義。
joint: リンク同士をつなぐ関節。type属性でrevolute/prismatic/continuous/fixed/planar/floatingなどを選ぶ。
parent: jointの親リンク名を指定。
child: jointの子リンク名を指定。
limit: 関節の運動範囲と力・速度の制限を定義。lower/upper/velocity/effortを設定。
transmission: 関節とアクチュエータを結ぶ情報。 actuator_typeと hardware_interfaceを含む。
hardware_interface: ros_controlで使用する操作インタフェース。position/velocity/effortのいずれかを選ぶ。
ros_control: ROSのコントロールフレームワーク。関節を実際に動かすためのインタフェースを提供する。
parent_child_relations: URDFのjointタグにおける親リンクと子リンクの関係を表す概念。
calibration: 関節の較正情報。URDFには任意で追加される要素。