Braccio robotico ROS MoveIt: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Questa sarà una serie di articoli sulla realizzazione di un braccio robotico controllato con ROS (Robotic Operating System) e MoveIt. Se ti piace la robotica, ROS è un ottimo framework che ti aiuterà a costruire robot migliori più velocemente. Ti consente di riutilizzare i pacchetti per diversi sistemi robotici (visione artificiale, cinematica, pianificazione del percorso, SLAM, ecc.) creati da altre persone. ROS è fantastico, ma sfortunatamente ha una curva di apprendimento ripida.

Quindi questo tutorial è una guida passo passo per creare il tuo primo braccio robotico con pianificazione del movimento, rivolto a livelli principianti e intermedi. Presumo che tu non abbia alcuna conoscenza di ROS, ma hai alcune conoscenze di base su Linux e Python, abilità di programmazione di Arduino.

Passaggio 1: prepara il tuo ambiente

Il mio ambiente di sviluppo è Ubuntu 16.04 LTS in esecuzione in una Virtual Box (macchina host Windows 10). Se vuoi eseguire Ubuntu su VM va bene, posso confermare che ROS Kinetic funziona, anche se con alcune stranezze (in particolare l'accelerazione 3D e il supporto USB). Se hai una normale installazione di Ubuntu, funzionerebbe meglio.

Nota: puoi installare ROS su Raspberry Pi, ma sfortunatamente non è abbastanza potente per eseguire le simulazioni in Rviz, figuriamoci in Gazebo.

1) Installa ROS Kinetic. Segui questa guida su come installare ROS Kinetic su Ubuntu 16.04.

2) Installa MoveIt. Spostalo! è un pacchetto per ROS per la manipolazione mobile, ovvero bracci robotici.

3) Controlla se tutto funziona. Correre

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial:=true

se vuoi, segui il tutorial di base di moveit

4) Dovrai installare anche il pacchetto urdf_tutorial, lo useremo per visualizzare il nostro lavoro in corso.

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

Passaggio 2: crea un file Urdf

Se hai seguito il tutorial di avvio rapido di MoveIt dovresti aver creato l'area di lavoro catkin nella tua home directory (il nome dell'area di lavoro potrebbe essere diverso, l'impostazione predefinita dal tutorial di moveit è ws_moveit). Vai su ~ws_moveit/src e clona il mio repository github lì.

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

Se stai usando lo stesso braccio robotico che uso io o vuoi semplicemente esercitarti, puoi lasciare invariato il file urdf, altrimenti dovrai cambiarlo in modo che corrisponda al modello di braccio che hai.

Ecco una breve spiegazione del file urdf, guardando il mio esempio e il modello di robot in rviz ti aiuterà a capirlo meglio e fare domanda per scrivere il tuo file urdf

i collegamenti sono le parti del robot, come un polso o una piattaforma. Hanno le seguenti proprietà:

utilizzato per la rappresentazione visiva in rviz e gazebo. Utilizza reti di alta qualità

utilizzato per il controllo delle collisioni durante la pianificazione del percorso. Consigliato l'uso di mesh di bassa qualità, ma per il tutorial sto usando lo stesso che per la visuale.

i giunti in urdf sono connessioni tra collegamenti che descrivono come sono posizionati l'uno rispetto all'altro e come si muovono. Hanno le seguenti proprietà:

la direzione di rotazione del giunto (lungo l'asse x, y o z)

grado minimo e massimo del giunto in radianti. Applicabile solo ai giunti di tipo "revoluto" (i giunti "continui" non hanno limiti, poiché, beh, ruotano continuamente)

la posizione del giunto rispetto all'origine

descrive quali due collegamenti sono collegati con il giunto

Se stai usando lo stesso braccio robotico che uso io, dovrai copiare le mesh 3D del braccio nella cartella del pacchetto urdf_tutorial. Fallo con questo comando

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

Se stai usando le tue mesh, assicurati che siano centrate attorno all'origine (xyz 000 nel tuo software di modellazione 3D preferito) prima di esportarle in formato binario (!) stl.

Ora puoi avviare rviz per visualizzare i risultati con questo comando

roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=arm.urdf

(lancialo dalla cartella con il file urdf che hai appena creato)

Controllare i giunti e i collegamenti, assicurarsi che ruotino e siano posizionati esattamente come dovrebbero. Se tutto è a posto, passa al passaggio successivo.

Passaggio 3: creare la configurazione del robot con l'assistente di installazione di MoveIt

Ora, quando il tuo file urdf è pronto, è il momento di convertirlo nel pacchetto di configurazione del robot.

Avvia MoveIt Setup Assistant con il seguente comando

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

Il processo è descritto molto bene nel tutorial ufficiale di MoveIt, che puoi trovare qui

Dopo aver creato il pacchetto di configurazione, vai alla cartella del tuo spazio di lavoro catkin ed esegui

fare amento

per costruire il pacchetto. Ora puoi avviarlo con il seguente comando

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial:=true

dove dovrai cambiare "my_arm_xacro" con il nome del tuo pacchetto.

Passaggio 4: fatto

Se hai lanciato con successo il pacchetto vedrai il tuo modello di robot con marcatori interattivi. Sarai in grado di controllarlo in simulazione, utilizzando i marcatori e quindi premere "Pianifica ed esegui" affinché il risolutore cinematico trovi il percorso giusto per lo stato desiderato.

Questo è stato il primo passo, abbiamo creato un modello del nostro braccio robotico e possiamo sfruttare la potenza del ROS per calcolare ed eseguire il movimento nella simulazione! Il prossimo passo: fallo con il vero robot, per questo avremo bisogno di scrivere un semplice controller per robot…