ros构建机器人运动学模型_ROS环境下的机器人仿真模型构建方法研究

现代电子技术

Modern

Electronics

Technique

2018

年

4

月

1

日

第

41

卷第

7

期

Apr.

2018

Vol.

41

No.

7

DOI

：

10.16652/j.issn.1004-373x.2018.07.025

0

引

言

机械手臂在工业生产中应用广泛，

例如使用机械手

臂进行码跺、

装配、

焊接等工作。对机械手臂技术研究

而言，

最重要的环节就是如何正确精准地规划其轨迹路

径，

机器人仿真技术在该问题的解决过程中发挥着重要

的作用。

在机器人的仿真研究中，

大部分研究者以

Matlab

作

为平台仿真机器人运动，

然而，

Matlab

语言不方便直接

构

造

复

杂

的

3D

机

器

人

模

型

。

另

有

很

多

研

究

者

采

用

OpenGL

结合

Visual

C++

开发机器人仿真平台

[1]

。此外，

也有学者将

VRML

(虚拟现实建模语言)

引入机器人研

究中，

辅以

3ds

Max

作为建模工具，

建立机器人的三维

模型。再有就是购买商业化的机器人仿真软件进行机

器人研究。以上这些方式存在开发耗时、

不易掌握、

软

件价格昂贵等问题，

最重要的就是这些仿真平台都不开

源，

重复性工作太多。当前的开源软件不能满足需要，

开源机器人操作系统

(

ROS

)

随之诞生并很快在机器人

研究领域展开了学习和使用的热潮。本文设计了机器

人仿真模型的导入方法及过程，

利用所提方法将模型导

入具体的应用实例。将

SolidWorks

装配文件解析成机

器人模型的

URDF

文件，

并在

MoveIt!

中进行验证。结果

表

明

，

该

仿

真

模

型

构

建

的

方

法

是

有

效

的

，

模

型

是

可

操

作的。

1

基于

ROS

的机器人仿真研究

1.1

开源机器人操作系统

(

ROS

)

简介

ROS

(

Robot

Operating

System

)

可用来封装不同结构

机器人的硬件。

ROS

的优势在于无论机器人是何种结

构或类型，

均可以使用相同的形式

(如

topic

)

表示。利

用节点

(

Node

)

表示应用程序，

在不同节点间通过固定格

式的消息、

动作与服务协调实现链接

[2]

。

ROS

环境下的机器人仿真模型构建方法研究

鹿

霖

1

，

2

，谢树新

1

(

1.

苏州大学

机电工程学院，江苏

苏州

215021

；

2.

苏州工业职业技术学院，江苏

苏州

215104

)

摘

要：

在众多的机器人仿真平台中，

ROS

可以封装机器人硬件。提出在

ROS

环境下构建机器人的仿真模型方法。设

计了机器人仿真模型的导入方法及过程，

利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将

SolidWorks

装配文件解析成机器人

模型的

URDF

文件，

并在

MoveIt!

中进行验证。结果表明，

该仿真模型构建的方法是有效的，

模型是可操作的，

为后续的机器人

运动规划和轨迹规划问题的研究提供了易实现和易操作的机器人模型。

关键词：

机器人仿真；

机器人建模；

开源操作系统；

仿真模型；

运动规划；

轨迹规划

中图分类号：

TN98-34

；

TP391.9

文献标识码：

A

文章编号：

1004-373X

(

2018

)

07-0102-04

Construction

method

of

robot

simulation

model

in

ROS

environment

LU

Lin

1

，

2

，

XIE

Shuxin

1

(

1.

School

of

Mechanical

and

Electric

Engineering

，

Soochow

University

，

Suzhou

215021

，

China

；

2.

Suzhou

Institute

of

Industrial

Technology

，

Suzhou

215104

，

China

)

Abstract

：

Among

many

robot

simulation

platforms

，

the

robot

operating

system

(

ROS

)

can

encapsulate

the

robot

hardware.

A

construction

method

of

robot

simulation

model

in

ROS

environment

is

proposed.

The

import

method

and

process

of

the

robot

simulation

model

are

designed.

The

model

is

imported

into

a

specific

application

instance

by

using

the

proposed

method.

The

SolidWorks

assembly

file

is

parsed

into

the

URDF

file

of

the

robot

model.

The

model

is

verified

in

MoveIt!.

The

results

show

that

the

construction

method

of

the

simulation

model

is

effective

，

and

the

model

is

operable.

This

method

provides

a

robot

model

with

easy

implementation

and

easy

operation

for

the

follow-up

research

of

robot

motion

planning

and

trajectory

planning.

Keywords

：

robot

simulation

；

robot

modeling

；

open

source

operating

system

；

simulation

model

；

motion

planning

；

trajectory