MoveIt教程4 - MoveIt配置助手(MoveIt Setup Assistant)

要使用MoveIt控制我们的机器人，需要配置一个ROS的软件包。MoveIt提供了一个图形化工具MoveIt Setup Assistant可以快捷的进行配置。

介绍

MoveIt Setup Assistant是一个图形界面的工具，帮助配置MoveIt所需的ROS包。

• 最主要的功能是生成SRDF文件 。 了解URDF/SDRF
• 另外也生成MoveIt需要的管道(pipeline)的配置文件。

使用教程

这里通过官方的Franka机器人学习如何使用MoveIt配置助手。

sudo apt-get install ros-melodic-franka-description

1. 运行MoveIt Setup Assistant

启动MoveIt Setup Assistant

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

有两个选项：

• 新建配置 Create New MoveIt! Configuration Package

• 编辑已有配置 Edit Existing MoveIt! Configuration Package.

  
  
  

点击browse按钮找到 panda_arm_hand.urdf.xacro 默认路径（/opt/ros/melodic/share/franka_description/robots/panda_arm_hand.urdf.xacro）。这个文件在安装Franka机器人描述包的后自带。随后点击Load Files。MoveIt Setup Assistant会开始加载机器人描述文件, 等待加载完成提示 Success! Use the left navigation pane to continue。

2. 生成自碰撞矩阵 Self-Collision Matrix

• 默认的碰撞免检矩阵生成器搜索机器人所有关节，这个碰撞免检矩阵是可以安全地关闭检查，从而减少行动规划的处理时间
• 在某些关节会关闭碰撞检查，比如总是碰撞，从不碰撞，在默认的位置碰撞，或在运动学链条上的相邻处。
• 采样密度指定了多少个随机机器人位置来检查碰撞。更高的密度需要更多的计算时间，而较低的密度就要减少关闭的检查节点
• 默认值是10000个碰撞检查。碰撞检查是并行完成，以减少处理时间。

选择左侧Self-Collisions, 点击Generate Collision Matrix按钮。稍加等待会呈现一个碰撞表格。

3. 添加虚拟关节 virtual joint

通过添加虚拟关节把机械臂关联到world。这里我们只需要定义一个虚拟关节把panda_link0关联到world，从而定义机械臂基座和world的坐标系关系。

• 选择左侧Virtual Joints， 点击Add Virtual Joint
• 定义名称为virtual_joint
• 定义子关节（child link）为panda_link0, 父关节（parent frame）为world
• 定义关节类型（joint type）为fixed
• 点击Save
  
  

4. 添加规划组planning group

MoveIt通过定义规划组（planning group）来语义上定义机机械臂的各个部分（如手臂，末端执行器等）。这是MoveIt中一个很重要的概念。简单来说就是定义某些关节为一个组合并起一个名字。

• 选择左侧Planning Groups
• 点击Add Group

添加规划组arm

• 输入名称panda_arm

• 运动学求解器选择kdl_kinematics_plugin/KDLKinematicsPlugin （一般用KDL就可以）如果需要更强大的求解器，参考IKFast Kinematics/IKFast

• Kin. Search Resolution，Kin. Solver Attempts 和 *Kin. Search Timeout * 保持默认设置即可
  -- Kin. Search Resolution: 关节空间的采样密度
  -- Kin. Search TImeout: 求解超时时间
  -- Kin. Solver Attempts: 求解失败尝试次数
  

  

• 点击Add Joints按钮，会出现所有关节的列表。arm规划组包括 joint0 到 joint8。
  选中virtual_joint，按住shift再点击panda_joint8，点击>按钮讲关节添加到右侧。
  

  

• 点击Save保存

添加规划组gripper

• 再为末端执行器添加一个规划组，这次添加方法会有些许不同
• 输入Group Name为hand
• 配置同arm
• 点击Add Links按钮 和arm有区别
• 选择panda_hand, panda_leftfinger, 和panda_rightfinger 并添加到右侧
• 点击Save保存

5. 添加机器人姿态

MoveIt允许添加一个预设的机器人姿态，之后可以方便调用，例如初始姿态。
这里我们添加一个HOME姿态。

• 选择左侧Robot Poses
• 点击Add Pose按钮，定义名称为home
• 选择规划组panda_arm, 右侧会出现各个关节的滑条，拖动设置想要的姿态
• 点击Save保存
• 注意 尽量拖动每一个关节，这样如果URDF中有设置错误就可以看出来
  
  

6. 配置末端执行器End Effectors

MoveIt中会给末端执行器一个专门的标签-End Effectors。之前我们已经为末端执行器添加了规划组，这里我们要将其标记为End Effector

• 选择左侧End Effectors
• 点击Add End Effector
• End Effector Name设置为hand
• End Effector Group选择之前添加的规划组hand
• 父关节选择为panda_link8

• 父规划组选择留空白

  
  
  

7. 添加被动关节Passive Joints

如果机器人中有被动的关节（不是主动控制的关节），需要将其添加为被动关节，这样可以告诉MoveIt在规划运动的时候这些关节是无法主动控制的。
Panda机械臂中没有被动关节，跳过这一步。

8. 设置3D感知

这里可以为机械臂添加传感器，如kinetic。
参数配置参考tutorial

如没有传感器，设置为None

9. Gazebo仿真

如果需要在Gazebo中仿真，可以在这里生成需要的URDF文件。（不需要可以跳过）

生成URDF后，通过如下步骤在Gazebo中生成仿真

• 建立一个空的world

roslaunch gazebo_ros empty_world.launch paused:=true use_sim_time:=false gui:=true throttled:=false recording:=false debug:=true

• 加载模型

rosrun gazebo_ros spawn_model -file  -urdf -x 0 -y 0 -z 1 -model panda

10. ROS Control

ROS Control是ROS官方提供的针对控制机器人的一套硬件驱动框架，针对不懂得运动执行器提供不同的驱动接口，再这之上又加入了一个硬件抽象层统一接入ROS，包含了一系列ROS包： controller interfaces, controller managers, transmissions and hardware_interfaces
ROS Control

这里我们可以通过ROS Control面板为关节添加模拟控制器，这样就可以通过MoveIt模拟机械臂运动。

• 选择左侧ROS Control

• 点击Add Controller

• 首先为arm规划组添加position controller

• 定义名称为arm_position_controller

• 选择controller type为position_controllers/JointPositionController
  

  

• 下一步是添加控制的关节，这里可以单个关节添加，也可以添加整个规划组

• 这里选择后者，点击Add Planning Group Joints

• 选择规划组panda_arm 并添加到右侧
  

  

• 点击Save保存

11. 添加作者信息

可以把自己的信息填入，之后发布的时候需要 （主要是装个B）。

• 选择Author Information
• 输入名字和邮箱

12. 生成配置文件

最后一步啦！

• 选择左侧 Configuration Files，点击browse选择一个合适的位置（例如/home/目录）
• 点击Create New Folder，输入名称，点击Choose
• 点击Generate Package 按钮，会生成一系列的launch和配置文件

• 所有的文件显示在Generated Files/Folders列表

  
  
  

至此，就完成了MoveIt包的配置，可以运行通过Rviz模拟了。