ROS机械臂开发：MoveIt!可视化配置

一、MoveIt！简介

MoveIt！是一个易于使用的集成化开发平台，它由一系列功能包组成：

• 运动规划
• 操作感知
• 3D感知
• 运动学
• 控制与导航算法
• ......
  提供了友好的GUI，插件，可应用于工业、商业、研发等各种领域，目前在ROS社区中使用度排名前三

传统机械臂编程

所有焊接点都要靠人来视角，没有自动感知，自主规划的智能功能

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图中的绿色点都要靠人手来示教，拖动示教

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ROS MoveIt!运动规划

未来是用3D或激光相机扫描工作对象，自主规划轨迹，做柔性化生产，

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mu'jin公司的控制器，在机器人智能化做的非常好，智能化控制器，通过更少的示教完成工作

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自动分拣，通过视觉传感，识别无序工件，避免和箱子外界物体发生碰撞

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提供上位机做任务仿真

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未来的机器人会完成从动作级编程到任务级编程的转变

MoveIt!三大核心功能

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• 运动学
  KDL、Trac-IK、IKFast
• 路径规划
  OMPL、CHOMP、SBPL
• 碰撞检测
  FCL、PCD

静态的物体可以建模，动态的用视觉传感器
主要是做运动规划
使用MoveIt！的流程，作为用户，我们需要通过一套接口与MoveIt!做交互，命令行、GUI、Action，
Move Group是最核心的节点，负责接收用户输入，继承外部传感器，最终调用算法计算后发给机器人，输出Trajectory

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下面梳理一下MoveIt和外部的交互：

用户接口

• C++
  使用move_grouo_interface包提供的API
• Python
  使用moveit_commander包提供的API
• GUI
  使用MoveIt!的Rviz插件

ROS参数服务器

• URDF
  robot_description参数，获取机器人URDF模型的描述信息
• SRDF
  robot_description_semantic参数，获取机器人模型的配置信息
• config
  机器人的其他配置信息，例如关节限位、运动学插件、运动规划插件等

机器人

Topic和Action通信

Moveit框架

上图中的Action会发出机器人的最终轨迹，而机器人如何实现这段轨迹，MoveIt并不关心。框架要在编程中逐步熟悉。

如何用，四个步骤

• 组装
  创建机器人URDF模型
• 配置
  使用MoveIt! Setup Assistant工具生成配置文件
• 驱动
  添加机器人控制器插件
• 控制
  MoveIt!控制机器人运动（算法仿真、物理仿真），如pick and place，集成视觉

二、MoveIt!可视化配置

首先启动roscore，然后运行：

i5@i5-ThinkPad-T460p:~$ rosrun moveit_setup_assistant moveit_setup_assistant

打开可视化配置界面，以创建新功能包为例介绍：

Moveit! Setup Assistant

选择Creat New Package，Browse，

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选择机器人urdf或xacro模型文件，点击Load Files

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选择左边的Self-Collisions，选择Generate Collision Matrix，默认采样10000个点，

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配置虚拟关节，如果机械臂配有底盘，用于模拟world和机械臂base_link坐标系之间的变化，这里不需要做配置
进入Planning Group，选择Add Group（添加规划组），配置Group Name（后面编程时可以使用），运动学求解器，OMPL运动规划器，

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选择Add Kin. Chain，添加运动链，选择base_link，底座变为红色高亮，再Choose Selected，选择tool0作为Tip Link，最后save

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如果有夹爪，则还需要添加夹抓Group，此处不需要添加。

进入Robot Poses，用于预定义机器人点位，方便后面编程使用，比如添加home点，各个关节位置为0：

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进入End Effectors，配置机器人夹具，输入夹具名称，对应的规划组，以及夹具所在的link，此处不需要配置。

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进入passive Joints，配置不需要纳入规划的关节，这里也不用配置，

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进入ROS Control，这个功能是2018年底更新的，目前不是很稳定，不做配置，同样Simulation也不做配置。
进入3D Perception，如果有传感器可以添加进来，配置发布的话题后，moveit会自动帮我们订阅该话题，这样可以把外界场景添加进来，用于运动规划时考虑避障，这一步先不配置，后面做视觉集成时再添加。

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进入Author information，添加自己的名字和邮箱，

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最后进入Configuration Files，选择功能包生成路径：.../src

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Generate Package，完成整个配置流程

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编译功能包后，运行测试程序，demo.launch

i5@i5-ThinkPad-T460p:~/ws_moveit$ roslaunch probot_anno_moveit_config demo.launch 

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rviz中提供了插件用于和用户交互，通过设置起始位置测试路径规划，更多的功能需要通过编程实现。