ROS探索总结-61.MoveIt!编程驾驭机械臂运动控制

ROS探索总结-61.MoveIt!编程驾驭机械臂运动控制

说明：

• 介绍MoveIt!编程驾驭机械臂运动控制

正文

• 本讲我们将从以下四个部分进行讲解。

• 首先来回顾下MoveIt!编程接口的框架。

• MoveIt!提供三种主要的交互方式：C++接口、Python接口以及上位机Rivz插件接口，无论哪种形式，底层都是和move_group核心节点交互，完成功能算法的调用。

• 对比C++和Python两种编程方式，在流程上完全一致，API接口的名字也基本相同。

• 完整的MoveIt!程序流程如下，不可或缺的步骤是：确定控制对象的规划组、设置目标位姿、进行运动规划、执行规划轨迹。

• API接口众多，而且有多态性，所以在开发过程中大家一定离不开官方的API文档，这里有最完整的接口介绍。

• 接下来我们就来了解一下MoveIt!中的关键编程方法，第一种是关节空间运动。

• 在关节空间运动中，机械臂各轴独立完成轨迹插补，终端轨迹是自由曲线，常用于码垛、搬运、分拣等对运动轨迹没有强制约束的场景，其中的关键就是对目标姿态的描述。

• 可以在关节空间下直接通过各轴的位置描述目标姿态，这里需要调用MoveIt!提供的set_joint_value_target函数实现。

• 也可以在工作空间下通过终端的位姿+姿态进行描述，需要调用set_pose_target函数进行设置。

• 还有很多场景下对机械臂的终端轨迹有要求，那就需要用到笛卡尔空间下的运动规划功能了。

• 比如让机械臂的终端走出一条直线。

• 我们可以对比笛卡尔运动和关节空间下经过同样路径点的轨迹区别，如下图所示，一个是自由曲线，一个是直线轨迹。

• 这里笛卡尔运动规划使用的关键函数是MoveIt!中的compute_cartesian_path，它可以将多个路点waypoints之间通过直线轨迹连接到一起，返回值fraction表示可规划轨迹的覆盖率。

• 在机械臂运动过程中，如果有障碍物的话，还需要考虑避障的问题。

• 比如下图中机械臂在运动规划时，就需要考虑到绿色障碍物的避障问题。

• MoveIt!中有一个场景监听器模块，就是用来检测外部场景信息的，障碍物可以通过三种方式加入场景中：rviz可视化添加、程序添加、传感器检测。本讲我们主要介绍前两种方式。

• 在rviz的MoveIt!插件中有一个Scene Object标签页，可以将障碍物模型添加到场景当中来，此后机械臂在运动规划时就会考虑躲避该障碍物了。

• 另外一种方式是通过程序操作，不仅可以添加外界障碍物，还可以添加机械臂上的附着物体，模拟抓取到的物体，将作为机械臂的一部分，考虑与外界物体的碰撞。

• 这里涉及的主要函数是add_box和attach_box，前者是将添加的物体作为障碍物，后者是将添加的物体作为机械臂的一部分。

• 以上就是本讲的内容概要，详细讲解过程和仿真/真机演示请见具体课程。