ROS系统MoveIt玩转双臂机器人系列（一）--ROS机器人建模

注：本篇博文全部源码下载地址为：Git Repo。

1. 下载到本地后解压到当前文件夹然后运行：catkin_make 编译。

2. 源码是在 Ubuntu14.04 + Indigo 环境下编写。

 

一、ROS系统的MoveIt模块简介

　　机器人操作系统ROS目前最受关注的两个模块是导航（Navigation）和机械臂控制（MoveIt!），其中，机械臂控制模块（后面简称MoveIt）可以让用户快速建立机械臂模型并实现机械臂的控制（包括建模、运动学求解、运动规划、避障等），后续我将分几篇博客分别介绍如何一步步使用MoveIt控制自己的机械臂，算是对以前的学习内容的记录和分享。

　　关于MoveIt最全面的讲解可以参考MoveIt官方网站，推荐大家多参考官方文档和例程，这里的博文系列权当简介和入门。

　　如果用几个特点来概括MoveIt，主要有：

1. 它是属于ROS系统的一部分，用于控制多关节机械臂；
2. 提供了一系列成熟的插件和工具，可以实现机械臂控制的快速配置；
3. 封装了大量API，方便用户在MoveIt模块上进行二次开发，进而做出更多有意思的应用。

　　这里借用官方经典图例做简单说明，如下如：

MoveIt结构图

　　上图可以看出：

　　1.MoveIt 的核心节点（node）为move_group，外围的几个部分分别为：ROS Param Server， Robot  Controllers， Robot 3D Sensors， User Interface， Robot Sensors，其中：

• ROS Param Server：这部分载入的是用户定义的模型文件（xacro或urdf）和一些配置文件。（重要）
• Robot  Controllers：  这部分可以看做是和真正的机器人部分（硬件控制接口）打交道的部分，即运动规划的数据由此发给机器人驱动部分，后续会详细讲解。（重要）
• Robot 3D Sensors：  这部分作用是载入RGB-D相机或激光雷达等获得的点云数据用于机械手的抓取或避障等。
• User Interface：         这部分是用户接口，MoveIt提供一系列的API供用户完成自定义的功能，这里主要。（重要）
• Robot Sensors：        这部分是接收机械臂的传感器数据，然后预估出机器人的状态并发布。

二、MoveIt的安装（Ubuntu14.04，Indigo）

　　首先确保你的Linux上正确安装了ROS系统，安装步骤参考：http://wiki.ros.org/indigo/Installation/Ubuntu。然后安装moveit，如果不想挑战源码编译，MoveIt可以用apt-get快速安装，只需要输入：

$ sudo apt-get install ros-indigo-moveit-full

三、本系列博文所用双臂机器人简介

　　本系列博文将以一个双臂机器人为例，详细讲解基于MoveIt的使用方法，我为这个双臂机器人取名为：rob，并在Solidworks中简单绘制了该机器人的三维模型，结构示意图如下：

Rob结构示意图

　　Rob包含两个手臂，左右对称布局，每个手臂包含5个自由度，关节情况如下图所示。

关节分布情况示意图

　　这种关节分布是仿人形的双臂机器人常用的手臂设置形式，但这种结构并不能完全覆盖人手臂所有的自由度（人的手臂包含7个自由度），但用于说明 MoveIt 的使用已经足够了。此外，各个关节的自由度范围如下表所示。

关节

肩关节前后转动（左）

肩关节左右转动（左）

肩关节轴向转动（左）

肘关节前后转动（左）

腕关节轴向转动（左）

肩关节前后转动（右）

肩关节左右转动（右）