Роботизированная рука ROS MoveIt: 4 шага

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Это будет цикл статей о создании роботизированной руки, управляемой с помощью ROS (Robotic Operating System) и MoveIt. Если вы увлекаетесь робототехникой, ROS - отличный фреймворк, который поможет вам быстрее создавать лучших роботов. Это позволяет повторно использовать пакеты для различных роботизированных систем (компьютерное зрение, кинематика, планирование пути, SLAM и т. Д.), Созданные другими людьми. ROS - это здорово, но, к сожалению, у нее есть крутая кривая обучения.

Таким образом, это руководство представляет собой пошаговое руководство по созданию вашей первой роботизированной руки с планированием движений, предназначенное для начального и среднего уровней. Я предполагаю, что вы ничего не знаете о ROS, но у вас есть базовые знания Linux и Python, навыки программирования на Arduino.

Шаг 1. Подготовьте окружающую среду

Моя среда для разработки - Ubuntu 16.04 LTS, работающая в Virtual Box (хост-машина Windows 10). Если вы хотите запустить Ubuntu на виртуальной машине, все в порядке, я могу подтвердить, что ROS Kinetic работает, хотя и с некоторыми причудами (в частности, 3D-ускорение и поддержка USB). Если у вас обычная установка Ubuntu, она будет работать лучше.

Примечание: вы можете установить ROS на Raspberry Pi, но, к сожалению, он недостаточно мощный, чтобы запускать симуляции в Rviz, не говоря уже о Gazebo.

1) Установите ROS Kinetic. Следуйте этому руководству по установке ROS Kinetic на Ubuntu 16.04.

2) Установите MoveIt. Подвинь это! это пакет для ROS для мобильных манипуляций, то есть роботизированного оружия.

3) Проверяем, все ли работает. Запустить

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial: = true

если хотите, пройдите базовое руководство по moveit

4) Вам также необходимо установить пакет urdf_tutorial, мы будем использовать его для визуализации нашей работы.

sudo apt-get install ros-kinetic-urdf-tutorial

Шаг 2: Создайте файл Urdf

Если вы следовали руководству по быстрому запуску MoveIt, вы должны были создать рабочую область catkin в своем домашнем каталоге (имя рабочей области может быть другим, по умолчанию из учебника moveit - ws_moveit). Перейдите в ~ ws_moveit / src и клонируйте там мое репозиторий github.

github.com/AIWintermuteAI/ros-moveit-arm.git

Если вы используете ту же роботизированную руку, что и я, или просто хотите попрактиковаться, вы можете оставить файл urdf без изменений, в противном случае вам нужно будет изменить его, чтобы он соответствовал вашей модели руки.

Вот краткое объяснение файла urdf, просмотр моего примера и модели робота в rviz поможет вам лучше понять его и подать заявку на создание собственного файла urdf

ссылки - это части робота, такие как запястье или платформа. У них есть следующие свойства:

Используется для визуального представления в жилых домах и беседках. Использует качественные сетки

используется для проверки столкновений при планировании пути. Рекомендуется использовать некачественные сетки, но в качестве учебника я использую те же, что и для визуальных.

суставы в urdf - это связи между ссылками, которые описывают, как они расположены по отношению друг к другу и как они перемещаются. У них есть следующие свойства:

направление вращения сустава (по оси x, y или z)

минимальная и максимальная степень соединения в радианах. Применимо только к соединениям "вращающегося" типа ("сплошные" соединения не имеют ограничений, так как они, ну, вращаются непрерывно)

положение сустава по отношению к исходной точке

описывает, какие два звена связаны с суставом

Если вы используете ту же роботизированную руку, что и я, вам необходимо скопировать трехмерные модели руки в папку пакета urdf_tutorial. Сделайте это с помощью этой команды

sudo cp / opt / ros / kinetic / share / urdf_tutorial / meshes /

Если вы используете свои собственные сетки, убедитесь, что они центрированы вокруг начала координат (xyz 000 в вашем любимом программном обеспечении для 3D-моделирования), прежде чем экспортировать их в двоичный (!) Формат stl.

Теперь вы можете запустить rviz для визуализации результатов с помощью этой команды.

roslaunch urdf_tutorial display.launch model: = arm.urdf

(запустите его из папки с только что созданным urdf файлом)

Проверьте соединения и звенья, убедитесь, что они вращаются и расположены именно так, как должны. Если все в порядке, переходите к следующему шагу.

Шаг 3. Создайте конфигурацию робота с помощью Ассистента настройки MoveIt

Теперь, когда ваш urdf-файл готов, самое время преобразовать его в пакет конфигурации робота.

Запустите Помощник по установке MoveIt с помощью следующей команды

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

Процесс очень хорошо описан в официальном руководстве по MoveIt, которое вы можете найти здесь.

После того, как вы создали пакет конфигурации, перейдите в папку рабочей области catkin и выполните

сережка сделать

для сборки пакета. Теперь вы можете запустить его с помощью следующей команды

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial: = true

где вам нужно будет заменить "my_arm_xacro" на имя вашего пакета.

Шаг 4: Готово

Если вы успешно запустили пакет, вы увидите свою модель робота с интерактивными маркерами. Вы сможете управлять им в симуляции, используя маркеры, а затем нажмите «Планировать и выполнить», чтобы кинематический решатель нашел правильный путь к желаемому состоянию.

Это был первый шаг, мы создали модель нашей роботизированной руки и можем использовать силу ROS для расчета и выполнения движения в симуляции! Следующий шаг - сделайте это с настоящим роботом, для этого нам нужно написать простой контроллер робота…