利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂

利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂

       上一篇博客介绍了UR5机械臂仿真环境的搭建,接下来讲介绍一下如何利用ROS官方提供的moveit包在RViz控制UR5运动,以及RViz界面的几个主要功能介绍。

       首先,让我们先了解一下UR5的RViz控制界面:

利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第1张图片

       界面主要分为三部分,左上角Displays窗口主要通过修改一些参数来更改UR5控制的可视化效果;左下角Motion Planning窗口即UR5的运动规划模块;右侧三维可视化窗口用于显示UR5当前状态、目标位姿以及规划的运动轨迹。下面将对前两部分进行介绍。

1. Displays

       Display->MotionPlanning->Planned Path里面设置各种显示参数。
利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第2张图片
       上图即显示了关节扭矩,循环运动轨迹等信息。

2. Motion Planning

2.1 Context

利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第3张图片

       第一个进入视野的就是Planning Library, OMPL,这里告诉你当前用的是OMPL运动规划算法。点击unspecified按钮,在中间的下来菜单里面有很多的具体算法,之后你可以尝试不同的算法,看看他们的区别,某一个规划算法可能会遇到failed,多试几个,总有一个成功。
       而OMPL (Open Motion Planning Library), 开源运动规划库,就是一个运动规划的C++库,其包含了很多运动规划领域的前沿算法。虽然OMPL里面提到了最优规划,但总体来说OMPL还是一个采样规划算法库,而采样规划 (Sampling-based Planning)的主要目的在于快速的找到一个有效的解而不一定找到最优解,因此使用OMPL里的某种算法,可能前后两次生成不同的路径。
       关于OMPL,有以下两点需要介绍一下:
  1. OMPL能做什么? 简单说,就是提供一个运动轨迹。给定一个机器人结构(假设有N个关节),给定一个目标(比如终端移到xyz),给定一个环境,那么OMPL会提供给你一个轨迹,包含M个数组,每一个数组长度是N,也就是一个完整的关节位置。沿着这个轨迹依次移动关节,就可以最终把终端移到xyz,当然,这个轨迹应当不与环境中的任何障碍发生碰撞。
  2. 为什么用OMPL? 运动规划的软件库和算法有很多,而OMPL由于其模块化的设计和稳定的更新,成为最流行的规划软件库之一。很多新算法都在OMPL开发。很多其他软件(包括ROS/MoveIt)都使用OMPL做运动规划。

2.2 Planning

利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第4张图片
       在rviz中,我们可以用鼠标拖动机器人的终端,然后点击planning标签页中的plan and execute就可以让机器人规划路径并且到达目标位置了,gazebo中的模型也会跟随变化。

2.3 Scene Objects

       planning scene可以为机器人创建一个具体的工作环境,加入一些障碍物。这一功能主要由move group节点中的planning scene monitor来实现,主要监听:
  • State Information: joint_states topic
  • Sensor Information: the world geometry monitor,视觉传感器采集周围环境数据
利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第5张图片
       上面这个简单的运动规划,环境中并没有障碍物。下面我们来为环境中增加几个物体。创建一个.scene文件(你可以自己设计不同的scene)。
(noname)+++++
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1
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.
       然后在SceneObjects模块中点击ImportFromText,选择刚刚创建的demo_obstacle.scene文件,一个简单的桌面环境就被导入进了rviz。你可以通过选择各个物体,来调整他们的位置。
       回到Context子模块,点击Publish Current Scene,将当前的环境发布出去。然后再次点击Plan,你会看到一条不同的轨迹,这一轨迹应该绕过所有障碍物并且达到目标位姿。
利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第6张图片
       因为OMPL是采样算法,由于其随机采样的特性,每次的路径是不同的,如下图。而且有可能失败。
利用moveit在ROS RViz下仿真控制UR机械臂_第7张图片

3. 参考文献:

  1. 运动规划 (Motion Planning): MoveIt! 与 OMPL
  2. ROS下如何使用moveit驱动UR5机械臂

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