بازوی روباتیک ROS MoveIt: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این مجموعه مقالاتی در مورد ساخت بازوی رباتیک کنترل شده با ROS (سیستم عامل رباتیک) و MoveIt خواهد بود. اگر به رباتیک علاقه دارید ، ROS یک چارچوب عالی است که به شما کمک می کند ربات های بهتر را سریعتر بسازید. این به شما امکان می دهد از بسته های مختلف سیستم های ربات (بینایی رایانه ، سینماتیک ، برنامه ریزی مسیر ، SLAM و غیره) که دیگران ایجاد کرده اند استفاده کنید. ROS عالی است ، اما متأسفانه دارای منحنی یادگیری تندی است.

بنابراین این آموزش راهنمای گام به گام ساخت اولین بازوی روباتیک شما با برنامه ریزی حرکتی است که برای سطوح بالای مبتدی و متوسط طراحی شده است. من فرض می کنم شما هیچ اطلاعاتی از ROS ندارید ، اما برخی از مهارت های اولیه لینوکس و پایتون ، برنامه نویسی آردوینو را دارید.

مرحله 1: محیط خود را آماده کنید

محیط توسعه من Ubuntu 16.04 LTS است که در جعبه مجازی (دستگاه میزبان ویندوز 10) اجرا می شود. اگر می خواهید اوبونتو را روی VM اجرا کنید خوب است ، من می توانم کارهای ROS Kinetic را تأیید کنم ، البته با برخی از ویژگی ها (به ویژه شتاب سه بعدی و پشتیبانی از USB). اگر نصب منظم اوبونتو دارید ، بهتر کار می کند.

توجه: می توانید ROS را روی Raspberry Pi نصب کنید ، اما متأسفانه آنقدر قدرتمند نیست که شبیه سازی ها را در Rviz اجرا کند ، چه برسد به Gazebo.

1) ROS Kinetic را نصب کنید. این راهنمای نحوه نصب ROS Kinetic در اوبونتو 16.04 را دنبال کنید.

2) MoveIt را نصب کنید. MoveIt! یک بسته برای ROS برای دستکاری تلفن همراه است ، یعنی بازوهای روباتیک.

3) بررسی کنید آیا همه چیز کار می کند یا خیر. اجرا کن

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial: = true

در صورت تمایل از طریق آموزش moveit Basic بروید

4) شما همچنین باید بسته urdf_tutorial را نصب کنید ، ما از آن برای تجسم کار در حال انجام استفاده می کنیم.

sudo apt-get install ros-kinetic-urdf-tutorial

مرحله 2: ایجاد فایل Urdf

اگر آموزش شروع سریع MoveIt را دنبال کرده اید ، باید فضای کاری catkin را در فهرست اصلی ایجاد کرده باشید (ممکن است نام فضای کار متفاوت باشد ، به طور پیش فرض از moveit tutorial ws_moveit است). به ~ ws_moveit/src بروید و gipub repo من را در آنجا کلون کنید.

github.com/AIWintermuteAI/ros-moveit-arm.git

اگر از بازوی رباتیک مشابه من استفاده می کنید یا فقط می خواهید تمرین کنید ، می توانید فایل urdf را بدون تغییر بگذارید ، در غیر این صورت باید آن را تغییر دهید تا با مدل بازوی شما مطابقت داشته باشد.

در اینجا یک توضیح مختصر در مورد فایل urdf وجود دارد ، مشاهده مثال من و مدل ربات در rviz به شما کمک می کند تا آن را بهتر درک کرده و برای نوشتن فایل urdf خود درخواست دهید

پیوندها قطعاتی از ربات هستند ، مانند یک مچ دست یا یک پلت فرم. آنها دارای خواص زیر هستند:

برای نمایش بصری در rviz و gazebo استفاده می شود. از مش های با کیفیت بالا استفاده می کند

برای بررسی برخورد هنگام برنامه ریزی مسیر استفاده می شود. توصیه می شود از مش های با کیفیت پایین استفاده کنید ، اما به خاطر آموزش من از همان چیزی که برای بصری استفاده می کنم استفاده می کنم.

اتصالات در urdf اتصالات بین پیوندهایی هستند که نحوه قرارگیری آنها در رابطه با یکدیگر و نحوه حرکت آنها را توضیح می دهد. آنها دارای خواص زیر هستند:

جهت چرخش مفصل (در امتداد محور x ، y یا z)

حداقل و حداکثر درجه اتصال در رادیان. فقط برای مفاصل نوع "revolute" قابل استفاده است (اتصالات "پیوسته" محدودیتی ندارند ، زیرا آنها به طور مداوم می چرخند)

موقعیت مفصل در ارتباط با مبدا

توضیح می دهد که کدام دو پیوند با مفصل متصل هستند

اگر از بازوی رباتیک مشابه من استفاده می کنید ، باید مشهای سه بعدی بازو را در پوشه بسته urdf_tutorial کپی کنید. با این دستور این کار را انجام دهید

sudo cp/opt/ros/kinetic/share/urdf_tutorial/mesh/

اگر از مشهای خود استفاده می کنید ، قبل از اینکه آنها را به قالب باینری (!) stl ارسال کنید ، مطمئن شوید که آنها در اصل (xyz 000 در نرم افزار مدل سازی سه بعدی مورد علاقه شما) متمرکز شده اند.

اکنون می توانید rviz را برای تجسم نتایج با این دستور راه اندازی کنید

roslaunch urdf_tutorial display.launch model: = arm.urdf

(آن را از پوشه با فایل urdf که اکنون ایجاد کرده اید راه اندازی کنید)

اتصالات و پیوندها را بررسی کنید ، مطمئن شوید که آنها در حال چرخش هستند و دقیقا همانطور که باید قرار می گیرند. اگر همه چیز خوب است ، به مرحله بعدی بروید.

مرحله 3: ایجاد پیکربندی روبات با MoveIt Setup Assistant

اکنون که فایل urdf شما آماده است وقت آن است که آن را به بسته پیکربندی روبات تبدیل کنید.

MoveIt Setup Assistant را با دستور زیر راه اندازی کنید

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

این فرآیند در آموزش رسمی MoveIt ، که می توانید در اینجا پیدا کنید ، بسیار خوب توصیف شده است

پس از ایجاد بسته پیکربندی ، به پوشه فضای کاری catkin خود رفته و اجرا کنید

ساخت گربه

برای ساخت بسته اکنون می توانید آن را با دستور زیر راه اندازی کنید

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial: = true

جایی که باید "my_arm_xacro" را به نام بسته خود تغییر دهید.

مرحله 4: انجام شد

اگر بسته را با موفقیت راه اندازی کنید ، مدل روبات خود را با نشانگرهای تعاملی مشاهده خواهید کرد. با استفاده از نشانگرها می توانید آن را در شبیه سازی کنترل کنید و سپس "برنامه ریزی و اجرا" را برای حلال سینماتیکی فشار دهید تا مسیر درست را به حالت مطلوب بیابد.

این مرحله اول بود ، ما یک مدل از بازوی روباتیک خود ایجاد کردیم و می توانیم قدرت ROS را برای محاسبه و اجرای حرکت در شبیه سازی بدست آوریم! مرحله بعدی - این کار را با ربات واقعی انجام دهید ، برای این کار ما باید کنترلر ساده روبات بنویسیم…