ROS MoveIt Robotic Arm Մաս 2. Robot Controller: 6 Steps

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

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

Հոդվածի նախորդ մասում մենք ստեղծել ենք URDF և XACRO ֆայլեր մեր ռոբոտացված թևի համար և գործարկել ենք RVIZ- ը ՝ մոդելավորվող միջավայրում մեր ռոբոտային թևը վերահսկելու համար:

Այս անգամ մենք դա կանենք իրական ռոբոտացված թևով: Մենք կավելացնենք բռնիչը, կգրենք ռոբոտի վերահսկիչ և (ըստ ցանկության) կստեղծենք IKfast հակադարձ կինեմատիկայի լուծիչ:

Onերոնիմո!

Քայլ 1: Ավելացնելով բռնիչը

Gripper ավելացնելը սկզբում մի փոքր շփոթեցնող էր, ուստի ես բաց թողեցի այս հատվածը նախորդ հոդվածում: Ի վերջո, պարզվեց, որ այդքան էլ դժվար չէ:

Դուք պետք է փոփոխեք ձեր URDF ֆայլը `սեղմիչ հղումներ և հոդեր ավելացնելու համար:

Այս ռոբոտի URDF ֆայլը կցված է այս քայլին: Հիմնականում այն հետևում է նույն տրամաբանությանը, ինչ ձեռքի հատվածը, ես պարզապես ավելացրեցի երեք նոր օղակ (claw_base, claw_r և claw_l) և երեք նոր հոդեր (հոդը 5 -ն ամրագրված է, և հոդը 6, հոդը 7 պտտվող հոդեր են):

Ձեր URDF ֆայլը փոփոխելուց հետո ձեզ նույնպես պետք է թարմացնել MoveIt- ի գեներացված փաթեթը և xacro ֆայլը ՝ օգտագործելով MoveIt կարգաբերման օգնականը:

Գործարկեք տեղադրման օգնականը հետևյալ հրամանով

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

Կտտացրեք Խմբագրել գոյություն ունեցող MoveIt կազմաձևին և ընտրեք ձեր MoveIt փաթեթով թղթապանակը:

Ավելացրեք պլանավորման խմբի նոր բռնակ (կցորդիչով հղումներով և հոդերով), ինչպես նաև վերջնական էֆեկտոր: Իմ կարգավորումները ներքևի սքրինշոթերում են: Ուշադրություն դարձրեք, որ բռնիչի համար կինեմատիկա լուծող չեք ընտրում, դա անհրաժեշտ չէ: Ստեղծեք փաթեթը և վերաշարադրեք ֆայլերը:

Վազիր

կատվի պատրաստում

հրաման ձեր կատկին աշխատանքային տարածքում:

Լավ, հիմա մենք ունենք թև բռնակով:

Քայլ 2. Կառուցեք թևը

Ինչպես արդեն նշեցի, թևի 3D մոդելը պատրաստվում է Juergenlessner- ի կողմից, շնորհակալություն զարմանալի աշխատանքի համար: Հավաքման մանրամասն հրահանգները կարող եք գտնել, եթե հետևեք հղմանը:

Չնայած ես ստիպված էի փոփոխել կառավարման համակարգը: Ես օգտագործում եմ Arduino Uno- ն Sensor վահանով `սերվերը վերահսկելու համար: Սենսորային վահանը շատ է օգնում էլեկտրագծերի պարզեցման գործում, ինչպես նաև հեշտացնում է սպասարկողներին արտաքին էներգիա տրամադրելը: Ես օգտագործում եմ 12V 6A հոսանքի ադապտեր, որը լարված է իջեցման մոդուլի (6V) միջոցով դեպի Sensor Shield:

Նշում սպասարկողների մասին: Ես օգտագործում եմ Taobao- ից գնված MG 996 HR ծառայություններ, բայց որակը իսկապես վատ է: Դա միանշանակ չինական էժան նոկ-օֆ է: Անկյունի հոդի համար նախատեսված մոմենտը չէր ապահովում բավարար պտույտ և նույնիսկ մեկ անգամ ծանր բեռի տակ սկսեց գոլորշիանալ: Ես ստիպված էի արմունկի համատեղ սերվոն փոխարինել ավելի որակյալ արտադրողի MG 946 HR- ով:

Կարճ ասած `գնեք որակյալ սպասարկողներ: Եթե կախարդական ծուխը դուրս է գալիս ձեր սերվերից, օգտագործեք ավելի լավ սերվոզներ: 6V- ը շատ անվտանգ լարում է, մի բարձրացրեք այն: Այն չի մեծացնի ոլորող մոմենտը, բայց կարող է վնասել սերվերին:

Սերվերի էլեկտրամոնտաժը հետևյալն է.

հիմք 2

ուս 2 4 ուս ուս 1 3

արմունկ 6

բռնիչ 8

դաստակ 11

Ազատորեն փոխեք այն, քանի դեռ հիշում եք նաև փոխել Arduino- ի էսքիզը:

Սարքավորումների հետ աշխատելուց հետո, եկեք նայենք ավելի մեծ պատկերին:

Քայլ 3: MoveIt RobotCommander ինտերֆեյս

Այսպիսով, հիմա ինչ? Ինչու՞ են ձեզ ամեն դեպքում անհրաժեշտ MoveIt- ը և ROS- ը: Չե՞ք կարող ուղղակի ձեռքը կառավարել Arduino կոդի միջոցով:

Այո, դու կարող ես.

Լավ, հիմա ի՞նչ կասեք GUI կամ Python/C ++ կոդի մասին ՝ ռոբոտի դիրքը տրամադրելու համար: Արդյո՞ք դա կարող է անել:

Տեսակ Դրա համար ձեզ հարկավոր է գրել հակադարձ կինեմատիկայի լուծիչ, որը կզբաղվի ռոբոտի դիրքով (թարգմանության և պտտման կոորդինատները 3D տարածության մեջ) և այն կվերածի սերվերի համատեղ անկյունային հաղորդագրությունների:

Չնայած դուք ինքներդ կարող եք դա անել, դա դժոխային մեծ աշխատանք է: Այսպիսով, MoveIt- ը և ROS- ը IK (հակադարձ կինեմատիկա) լուծողի համար ապահովում են գեղեցիկ ինտերֆեյս `ձեզ համար կատարելու ծանր եռանկյունաչափական բարձրացում:

Կարճ պատասխան. Այո, դուք կարող եք անել մի պարզ ռոբոտային թև, որը կկատարի կոդավորված Arduino էսքիզը ՝ մի դիրքից մյուսը անցնելու համար: Բայց եթե ցանկանում եք ձեր ռոբոտին դարձնել ավելի խելացի և ավելացնել համակարգչային տեսողության հնարավորությունները, MoveIt- ը և ROS- ը ճանապարհ են:

Ես կազմել եմ շատ պարզեցված դիագրամ, որը բացատրում է, թե ինչպես է աշխատում MoveIt շրջանակը: Մեր դեպքում դա ավելի պարզ կդառնա, քանի որ մենք մեր սերվերի հետադարձ կապ չունենք և կօգտագործենք /joint_states թեման ՝ ռոբոտների վերահսկիչին սերվերի անկյունները տրամադրելու համար: Մեզ միայն մեկ բաղադրիչ է պակասում, որը ռոբոտների վերահսկիչն է:

Ինչի՞ ենք սպասում: Եկեք մի քանի ռոբոտ -վերահսկիչ գրենք, որպեսզի մեր ռոբոտը … գիտեք, ավելի վերահսկելի լինի:

Քայլ 4: Arduino ծածկագիր ռոբոտների վերահսկիչի համար

Մեր դեպքում Arduino Uno- ն, որը վարում է ROS հանգույց ՝ rosserial- ով, կդառնա ռոբոտների վերահսկիչը: Arduino էսքիզների ծածկագիրը կցված է այս քայլին և հասանելի է նաև GitHub- ում:

Arduino Uno- ով աշխատող ROS հանգույցը հիմնականում բաժանորդագրվում է /MoveIt- ով աշխատող համակարգչում հրապարակված JointState թեմային, այնուհետև զանգվածի անկյունները ռադիաններից փոխարկում է աստիճանների և դրանք փոխանցում սերվերին `օգտագործելով ստանդարտ Servo.h գրադարանը:

Այս լուծումը մի փոքր հաքերական է և ոչ թե ինչպես դա արվում է արդյունաբերական ռոբոտների հետ: Իդեալում, դուք պետք է հրապարակեք շարժման հետագիծը /FollowJointState թեմայով, այնուհետև ստացեք արձագանքներ /JointState թեմայի վերաբերյալ: Բայց մեր ձեռքում հոբբի սերվերը չեն կարող հետադարձ կապ տրամադրել, այնպես որ մենք ուղղակիորեն բաժանորդագրվելու ենք /JointState թեմային, որը հրապարակվել է FakeRobotController հանգույցի կողմից: Հիմնականում մենք ենթադրելու ենք, որ այն բոլոր անկյունները, որոնք մենք փոխանցում ենք սերվոներին, կատարյալ են:

Լոսյարների աշխատանքի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկությունների համար կարող եք խորհրդակցել հետևյալ ձեռնարկների հետ

wiki.ros.org/rosserial_arduino/Tutorials

Էսքիզը Arduino Uno- ում վերբեռնելուց հետո ձեզ հարկավոր է այն սերիական մալուխով միացնել ձեր ROS տեղադրմամբ աշխատող համակարգչին:

Ամբողջ համակարգը դաստիարակելու համար կատարեք հետևյալ հրամանները

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial: = ճշմարիտ

sudo chmod -R 777 /dev /ttyUSB0

rosrun rosserial_python serial_node.py _port: =/dev/ttyUSB0 _baud: = 115200

Այժմ դուք կարող եք օգտագործել ինտերակտիվ մարկերներ RVIZ- ում ՝ ռոբոտի թևը դիրքի տեղափոխելու համար, այնուհետև սեղմել Plan and Execute, որպեսզի այն իրականում տեղափոխվի դիրք:

Կախարդական!

Այժմ մենք պատրաստ ենք Python կոդ գրել մեր թեքահարթակի թեստի համար: Դե, գրեթե…

Քայլ 5. (Լրացուցիչ) IKfast Plug-in- ի ստեղծում

Լռելյայնորեն MoveIt- ն առաջարկում է օգտագործել KDL կինեմատիկայի լուծիչ, որն իրականում չի աշխատում 6 -ից պակաս DOF զենքով: Եթե դուք ուշադիր հետևեք այս ձեռնարկին, ապա կնկատեք, որ RVIZ- ի թևի մոդելը չի կարող անցնել որոշ դիրքերի, որոնք պետք է ապահովվեն ձեռքի կազմաձևով:

Առաջարկվող լուծումը OpenRave- ի միջոցով ստեղծել սովորական կինեմատիկայի լուծիչ: Դա այնքան էլ դժվար չէ, բայց դուք պետք է կառուցեք այն և դրա կախվածությունը աղբյուրից կամ օգտագործեք նավամատույցի կոնտեյները, որն եք նախընտրում:

Ընթացակարգը շատ լավ փաստագրված է այս ձեռնարկում: Հաստատված է, որ աշխատում է VM- ի վրա, որն աշխատում է Ubuntu 16.04 -ով և ROS Kinetic- ով:

Լուծողը գեներացնելու համար ես օգտագործել եմ հետևյալ հրամանը

openrave.py -տվյալների շտեմարան inversekinematics --robot = arm.xml --iktype = translation3d --iktests = 1000

իսկ հետո վազեց

rosrun moveit_kinematics create_ikfast_moveit_plugin.py test_robot arm my_arm_xacro ikfast0x1000004a. Translation3D.0_1_2_f3.cpp

MoveIt IKfast հավելում ստեղծելու համար:

Ամբողջ ընթացակարգը մի փոքր ժամանակատար է, բայց շատ դժվար չէ, եթե ուշադիր հետևեք ձեռնարկին: Եթե այս մասի վերաբերյալ հարցեր ունեք, դիմեք ինձ մեկնաբանություններում կամ PM- ում:

Քայլ 6: Թեքահարթակի փորձարկում:

Այժմ մենք պատրաստ ենք փորձել թեքահարթակի թեստը, որը մենք կկատարենք ROS MoveIt Python API- ի միջոցով:

Python ծածկագիրը կցված է այս քայլին և հասանելի է նաև github պահոցում: Եթե դուք չունեք թեքահարթակ կամ ցանկանում եք մեկ այլ փորձություն կատարել, ապա ձեզ հարկավոր է փոխել ռոբոտի դիրքերը ծածկագրում: Այդ առաջին կատարման համար

rostopic echo/rviz_moveit_motion_planning_display/robot_interaction_interactive_marker_topic/feedback

տերմինալում, երբ արդեն աշխատում են RVIZ- ը և MoveIt- ը: Հետո ռոբոտը ինտերակտիվ մարկերներով տեղափոխեք ցանկալի դիրք: Տերմինալում կցուցադրվեն դիրքի և կողմնորոշման արժեքները: Պարզապես պատճենեք դրանք Python կոդին:

Թեքահարթակի փորձնական վազքը կատարելու համար

rosrun my_arm_xacro pick/pick_2.py

RVIZ- ով և rosserial հանգույցով, որոնք արդեն աշխատում են:

Շարունակեք հետևել հոդվածի երրորդ մասին, որտեղ ես կօգտագործեմ ստերեո տեսախցիկ ՝ օբյեկտների հայտնաբերման համար և կկատարեմ ընտրություն և տեղադրում պարզ օբյեկտների համար: