ROS中階筆記（九）：Movelt！機械臂控制
1 Movelt！系統架構
1.1 Movelt！是什么
- 一個易於使用的集成化開發平台
- 由一系列移動操作的功能包組成
· 運動規划
· 操作控制
· 3D感知
· 運動學
· 控制與導航算法 - 提供友好的GUI
- 可應用於工業、商業、研發和其他領域
- ROS社區中使用度排名前三的功能包
1.2 系統架構
1.3 Movelt！使用步驟
- 組裝：創建機器人URDF模型
- 配置：使用Movelt！Setup Assistant工具生成配置文件
- 驅動：添加機器人控制器插件（controller）
- 控制：Movelt！控制機器人運動（算法仿真、物理仿真）
可參考《Mastering ROS for Robotics Programming》、《ros by example vol2》
2 創建機械臂模型與配置文件
2.1 創建機械臂模型
（~/catkin_ws/src/marm_description/urdf/arm.xacro，六軸機械臂的模型文件）
2.1.1 創建模型
（~/catkin_ws/src/marm_description/urdf/arm.xacro，六軸機械臂的模型文件，6個joint，7個link）
1、宏定義（材料定義、屬性定義、慣性矩陣定義）
2、link與joint
-
link
·visual
·collision
·inertial -
joint
3、gazebo屬性（顏色設置、傳動接口、controller插件）
2.1.2 模型可視化
（~/catkin_ws/src/marm_description/launch/view_arm.launch）
模型可視化
$ roslaunch marm_description view_arm.launch
2.2 創建配置文件Movelt!Setup Assistant
啟動Movelt!Setup Assistant之前，先啟動roscore；
$ roscore
$ rosrun moveit_setup_assistant moveit_setup_assistant # 啟動Movelt!Setup Assistant
- Start：加載模型文件
- Self-Collisions：采樣一系列的檢測點，檢測機械臂的各個關節在運動時候是否會發生碰撞（默認一萬采樣點）
- 只需點擊Generate Collision Matrix，自動完成數據采樣和計算。
- Virtual Joints：虛擬關節
- Planning Groups：運動規划組（核心）
- Robot Poses：自定義姿態點位
- End Effectors：終端夾具配置
- Passive Joints：不需要考慮的主關節；
- Author Information：作者信息
- Configuration Files：生成配置文件
2.3 demo
roslaunch marm_moveit_config demo.launch # 啟動demo
1、拖動規划（鼠標拖動）
2、隨機目標點規划（random valid）
3、設置初始位姿
4、加入場景物體（Import File——選擇文件——Open）
5、碰撞檢測
3 Movelt！編程學習
3.1 編程接口
3.2 編程方法
1、關節空間規划歷程
roslaunch marm_moveit_config demo.launch
rosrun marm_planning moveit_fk_demo.py
2、工作空間規划歷程
roslaunch marm_moveit_config demo.launch
rosrun marm_planning moveit_ik_demo.py
3、笛卡爾路徑規划
roslaunch marm_moveit_config demo.launch
rosrun marm_planning moveit_cartesian_demo.py_cartesian:=True （走直線）
rosrun marm_planning moveit_cartesian_demo.py_cartesian:=False （走曲線）
4、避障規划
roslaunch marm_moveit_config demo.launch
rosrun marm_planning moveit_obstacles_demo.py
4 Gazebo機械臂仿真
4.1 關節軌跡控制器
Joint Trajectory Controller
- 線性樣條：位置連續，速度、加速度不連續。
- 三次樣條：位置和速度連續，加速度不連續。
- 五次樣條：位置、速度、加速度都連續。
針對gazebo的配置，編寫yaml配置文件，使用launch文件啟動控制器；
marm_gazebo/config/trajectory_control.yaml
marm_gazebo/launch/arm_trajectory_controller.launch
4.2 Movelt！控制器
針對Movelt配置
marm_moveit_config/config/controllers.yaml
marm_moveit_config/launch/arm_moveit_controller_manager.launch
4.3 仿真環境
1、仿真環境文件
marm_gazebo/launch/arm_world.launch
2、啟動仿真環境（啟動所有需要的launch文件）
$ roslaunch marm gazebo arm_bringup_moveit.launch # 啟動仿真環境
通過Movelt！控制機械臂運動，gazebo仿真環境和rviz中的機器人狀態保持一致
5 ROS-I框架介紹
6、參考資料
《Mastering ROS for Robotics Programming》
《ros by example vol 2》