ROS MoveIt Robotic Arm: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Đây sẽ là một loạt các bài viết về việc chế tạo một cánh tay robot được điều khiển bằng ROS (Hệ điều hành Robotic) và MoveIt. Nếu bạn yêu thích chế tạo rô bốt, ROS là một khuôn khổ tuyệt vời sẽ giúp bạn chế tạo rô bốt tốt hơn nhanh hơn. Nó cho phép bạn sử dụng lại các gói cho các hệ thống robot khác nhau (thị giác máy tính, chuyển động học, lập kế hoạch đường dẫn, SLAM, v.v.) mà người khác đã tạo ra. ROS là tuyệt vời, nhưng không may là nó có một đường cong học tập dốc.

Vì vậy, hướng dẫn này là hướng dẫn từng bước để tạo cánh tay robot đầu tiên của bạn với lập kế hoạch chuyển động, nhằm vào trình độ sơ cấp và trung cấp. Tôi cho rằng bạn không có kiến thức về ROS, nhưng có một số kiến thức cơ bản về Linux và Python, kỹ năng lập trình Arduino.

Bước 1: Chuẩn bị môi trường của bạn

Môi trường của tôi để phát triển là Ubuntu 16.04 LTS chạy trong Hộp ảo (máy chủ Windows 10). Nếu bạn muốn chạy Ubuntu trên VM thì không sao cả, tôi có thể xác nhận ROS Kinetic hoạt động, mặc dù có một số điều kỳ quặc (đặc biệt là khả năng tăng tốc 3D và hỗ trợ USB). Nếu bạn cài đặt Ubuntu thường xuyên, nó sẽ hoạt động tốt hơn.

Lưu ý: Bạn có thể cài đặt ROS trên Raspberry Pi, nhưng tiếc là nó không đủ mạnh để chạy các mô phỏng trong Rviz, chứ đừng nói đến Gazebo.

1) Cài đặt ROS Kinetic. Làm theo hướng dẫn này về cách cài đặt ROS Kinetic trên Ubuntu 16.04.

2) Cài đặt MoveIt. Di chuyển nó! là một gói dành cho ROS để thao tác trên thiết bị di động, tức là cánh tay robot.

3) Kiểm tra xem mọi thứ có hoạt động không. Chạy

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial: = true

nếu bạn muốn, hãy xem hướng dẫn cơ bản về moveit

4) Bạn cũng sẽ cần cài đặt gói urdf_tutorial, chúng tôi sẽ sử dụng gói này để hình dung công việc đang diễn ra.

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

Bước 2: Tạo tệp Urdf

Nếu bạn đã làm theo hướng dẫn bắt đầu nhanh MoveIt, bạn nên tạo không gian làm việc catkin trong thư mục chính của mình (tên của không gian làm việc có thể khác, mặc định từ hướng dẫn moveit là ws_moveit). Truy cập ~ ws_moveit / src và sao chép repo github của tôi ở đó.

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

Nếu bạn đang sử dụng cùng một cánh tay robot như tôi hoặc chỉ muốn luyện tập, bạn có thể giữ nguyên tệp urdf, nếu không, bạn sẽ cần thay đổi nó để tương ứng với kiểu cánh tay mà bạn có.

Dưới đây là giải thích ngắn gọn về tệp urdf, xem ví dụ của tôi và mô hình rô-bốt trong rviz sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn và áp dụng để viết tệp urdf của riêng bạn

liên kết là các bộ phận của rô bốt, như cổ tay hoặc nền tảng. Chúng có các thuộc tính sau:

được sử dụng để biểu diễn trực quan trong rviz và vọng lâu. Sử dụng mắt lưới chất lượng cao

được sử dụng để kiểm tra va chạm trong quá trình lập kế hoạch đường dẫn. Được khuyến nghị sử dụng các mắt lưới chất lượng thấp, nhưng vì lợi ích của hướng dẫn, tôi đang sử dụng giống như cho hình ảnh.

Các khớp trong urdf là các kết nối giữa các liên kết mô tả cách các liên kết được định vị trong mối quan hệ với nhau và cách chúng di chuyển. Chúng có các thuộc tính sau:

hướng quay của khớp (dọc theo trục x, y hoặc z)

độ tối thiểu và lớn nhất của mối ghép tính bằng radian. Chỉ áp dụng cho các khớp loại "quay vòng" (khớp "liên tục" không có giới hạn, vì chúng xoay liên tục)

vị trí của mối liên hệ với nguồn gốc

mô tả hai liên kết nào được kết nối với khớp

Nếu bạn đang sử dụng cùng một cánh tay robot như tôi, bạn sẽ cần sao chép các lưới 3D của cánh tay đó vào thư mục gói urdf_tutorial. Làm điều đó với lệnh này

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

Nếu bạn đang sử dụng các mắt lưới của riêng mình, hãy đảm bảo rằng chúng được căn giữa xung quanh điểm gốc (xyz 000 trong phần mềm tạo mô hình 3D yêu thích của bạn) trước khi bạn xuất chúng sang định dạng nhị phân (!) Stl.

Bây giờ bạn có thể khởi chạy rviz để trực quan hóa kết quả bằng lệnh này

roslaunch urdf_tutorial display.launch model: = arm.urdf

(khởi chạy nó từ thư mục có tệp urdf bạn vừa tạo ngay bây giờ)

Kiểm tra các khớp và các liên kết, đảm bảo rằng chúng đang quay và định vị chính xác như mong muốn. Nếu mọi thứ đều ổn, hãy chuyển sang bước tiếp theo.

Bước 3: Tạo cấu hình rô bốt với Hỗ trợ thiết lập MoveIt

Bây giờ khi tệp urdf của bạn đã sẵn sàng, đã đến lúc chuyển đổi nó sang gói cấu hình rô bốt.

Khởi chạy Hỗ trợ thiết lập MoveIt bằng lệnh sau

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

Quá trình này được mô tả rất tốt trong hướng dẫn chính thức của MoveIt, bạn có thể tìm thấy ở đây

Sau khi bạn tạo gói cấu hình, hãy chuyển đến thư mục không gian làm việc catkin của bạn và thực thi

catkin làm

để xây dựng gói. Bây giờ bạn có thể khởi chạy nó bằng lệnh sau

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial: = true

nơi bạn sẽ cần thay đổi "my_arm_xacro" thành tên gói của bạn.

Bước 4: Đã xong

Nếu khởi chạy thành công gói này, bạn sẽ thấy mô hình rô bốt của mình với các điểm đánh dấu tương tác. Bạn sẽ có thể điều khiển nó trong mô phỏng, sử dụng các điểm đánh dấu và sau đó nhấn "Lập kế hoạch và thực thi" để bộ giải động học tìm đường đi đúng hte đến trạng thái mong muốn.

Đó là bước đầu tiên, chúng tôi tạo ra một mô hình cánh tay robot của mình và có thể thu thập sức mạnh của ROS để tính toán và thực hiện chuyển động trong mô phỏng! Bước tiếp theo - làm điều đó với rô bốt thật, vì điều đó chúng ta sẽ cần viết bộ điều khiển rô bốt đơn giản…