ROS探索总结-46.ROS机器人实例 （PR2）

ROS探索总结-46.ROS机器人实例 （PR2）

概要

• PR2（Personal Robot 2，个人机器人2代）是Willow Garage公司设计的机器人平台，其中数字2代表第二代机器人。

• PR2有两条手臂，每条手臂七个关节，手臂末端是一个可以张合的夹爪；PR2依靠底部的四个轮子移动，在头部、胸部、肘部、夹爪上分别安装有高分辨率摄像头、激光测距仪、惯性测量单元、触觉传感器等丰富的传感设备。在PR2的底部有两台八核电脑作为机器人各硬件的控制和通信中枢，并且都安装了Ubuntu和ROS系统。

• PR2和ROS有千丝万缕的关系，可以说ROS产生于PR2，也促成了PR2。ROS原本是Willow Garage为复杂的PR2机器人平台设计的软件框架，依靠强大的ROS，PR2可以独立完成多种复杂的任务，例如PR2可以自己开门、找到插头给自己充电、打开冰箱取出啤酒、打简单的台球等等。只不过PR2价格高昂，而且能力还达不到商业应用的要求，如今主要用于学术研究。

• 可见，PR2是ROS中元老级的机器人平台，所有软件代码依托于ROS，并且全部在ROS社区中开放源代码，为我们学习、应用ROS提供了丰富的资源。

一、 PR2功能包安装

• 在ROS Kinetic中，大部分PR2功能包还无法支持，官方推荐使用ROS Indigo运行PR2。

• 首先使用如下命令安装PR2机器人的相关功能包：

    $ sudo apt-get install ros-indigo-pr2-*

• 以上命令主要安装了下表中PR2机器人相关的ROS功能包。

• PR2机器人售价昂贵，大多数人都无法接触到，所以这里我们使用仿真器运行PR2的相关功能。

二、 Gazebo中的PR2

• 使用如下命令启动gazebo仿真环境，并使用pr2.launch将机器人加载到gazebo中：

$ roslaunch gazebo_ros empty_world.launch
$ roslaunchpr2_gazebo pr2.launch

• 也可以使用pr2_gazebo功能包中的pr2_empty_world.launch一次性启动gazebo并加载机器人模型：

$ roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch

• 启动成功后，就可以在一个空旷的gazebo仿真环境中看到PR2机器人了。

• 查看当前系统中的话题列表，会看到众多话题已经发布或者等待订阅，这就是PR2机器人仿真器提供给用户的接口，我们可以基于这些接口实现很多功能。

• 为了测试PR2的传感器是否启动成功，可以在仿真环境中随机添加一些外部物体。

• 然后打开rviz，添加点云、激光、摄像头等插件，实现传感器数据的可视化显示。

• 目前PR2机器人还处于静止状态，可以运行键盘控制节点，控制PR2运动：

$ roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch

• 启动后根据终端中的提示，使用键盘控制PR2机器人在gazebo中移动，同时rviz中的PR2模型也会同步更新。

在控制PR2移动时，rviz中的Fixed Frame需要修改为odom_combined

三、 使用PR2实现SLAM

• 在PR2仿真环境中，我们已经获取到所有传感器的数据，并且可以控制PR2移动，接下来尝试使用PR2实现SLAM。

• 第一步还是启动PR2的gazebo仿真环境：

$ roslaunchpr2_gazebo pr2_empty_world.launch

• 然后在空旷的gazebo仿真环境中添加一些障碍物体。

• 这里以gmapping为例，创建一个启动gmapping节点的启动文件pr2_build_map.launch：

<launch>

   <node name="gmapping_node"pkg="gmapping"type="slam_gmapping" respawn="false" >

       <remap to="base_scan" from="scan"/>

       <paramname="odom_frame" value="odom_combined" />

   </node>

</launch>

• 然后在该文件所在的路径下直接运行以下命令：

$ roslaunch pr2_build_map.launch

• 如果launch文件、节点、可执行文件等在终端的当前路径下，运行命令时可以不加功能包名。

• 启动成功后，gmapping节点就开始SLAM建图了。启动rviz并添加显示插件后，可以看到如图所示的SLAM效果。

• 启动键盘控制节点，控制PR2机器人在仿真环境中围绕障碍物体移动，就可以实现SLAM了。

$ roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch

四、 PR2机械臂的使用

• PR2不仅是一个移动机器人平台，它还装配了两个机械手，可以实现很多复杂的机械臂操作。类似于键盘发布速度控制指令，我们也可以在终端中使用如下命令控制PR2的两个机械臂：

$ roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch

$ roslaunch pr2_teleop_general pr2_teleop_general_keyboard.launch

• 启动成功后，可以在终端中看到提示信息，分别控制PR2的头部、身体、机械臂等多个可运动部位。

• 此处选择控制机械臂，然后会看到一系列控制命令。

• 按照命令提示点击键盘按键，就可以控制PR2机器人的两个手臂运动了。

• 说到机械臂运动，就不得不提到MoveIt!，PR2机器人的机械臂也可以通过MoveIt!控制。在安装完成的PR2功能包中，已经包含了PR2手臂的MoveIt!配置功能包，可以直接启动demo示例：

 $ roslaunch pr2_moveit_config demo.launch

• 在启动的rviz中会看moveit的界面，可以通过MoveIt!插件或代码控制机械手臂运动。

• 除此之外，我们也可以使用如下命令，通过MoveIt!控制gazebo仿真器中的PR2：

$ roslaunch pr2_gazebopr2_empty_world.launch

$ roslaunch pr2_moveit_config move_group.launch

$ roslaunch pr2_moveit_config moveit_rviz.launch

• 各种控制器插件在这里都已经配置完成，有兴趣的读者可以详细学习PR2功能包中的源码，这些都是我们实践过程中重要的参考资料。

• 再次在rviz中控制PR2的机械手臂运动，gazebo中PR2的手臂将根据规划的轨迹完成运动。