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07軌跡規劃仿真 ——————ROS下UR10機器人實作直線和圓弧笛卡爾空間軌跡規劃

2021-02-16 13:04:48 其他

0.前言

以下參考：摘自兩個月前我的筆記
但是我已經都不記得啥了，加上我當時仿真用的是UR5，但是我現在僅有一臺UR10，你可以先將前言部分劃過，往下看，
我本篇blog主要內容是：ROS下Rviz聯合Momeit實作UR10機器人的直線和圓弧軌跡規劃
如果你在實作程序出現bug，可以去看我上邊的筆記摘抄，應該有大部分bug的處理方法，希望今天我不會再一次處理他們，

2020/12月軌跡規劃學習筆記
一、直線軌跡規劃的實作
1.思路：通過moveit的官方檔案，實作ur5機器人在rviz＋moveit下的笛卡爾空間的直線和圓弧軌跡規劃,我想做平面的
2.運行panda機器人的c++檔案
roslaunch panda_moveit_config demo.launch
roslaunch moveit_tutorials move_group_interface_tutorial.launch
3.更改.cpp檔案move_group_interface_tutorial.cpp
①中間若是目標節點不在作業空間，會出現軌跡規劃失敗
②四元數的定義
個四元數可以表示為q = w + xi + yj + zk， 給定一個單位長度的旋轉軸(x, y, z)和一個角度θ，對應的四元數為：q=((x,y,z)sinθ2, cosθ2)
③這個.cpp檔案實作蠻多功能的呢
PTP（兩種實作方法）→路徑限制的PTP →cartesian 路徑規劃 →抓取或者松開物體 →避障礙物規劃
4.根據panda的c++控制檔案寫一個ur5的
新建檔案路徑為ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface
①先把ur5_e_moveit_config功能包弄過來，看看是不是可以正常運行
報錯：No such file or directory: /opt/ros/melodic/share/ur_description/urdf/ur5.urdf.xacro
原因：之前的share處的ur5描述檔案被我更改過
解決：cd /opt/ros/melodic/share/
sudo rm -rf ur_description/
sudo cp -rf ~/catkin_UR/src/universal_robot/ur_description/* /opt/ros/melodic/share
(注意這行代碼是把ur_description下的檔案夾復制到share路徑下，所以我稍微手動處理了一部分)
備注：這個部位我應該誤洗掉了share下的檔案，導致出現以下報錯（catkin build 失敗）
CMake Error at /opt/ros/melodic/share/kdl_parser/cmake/kdl_parserConfig.cmake:197 (find_package):
Could not find a package configuration file provided by “urdf” with any of
the following names:

   urdfConfig.cmake
   urdf-config.cmake

  Add the installation prefix of "urdf" to CMAKE_PREFIX_PATH or set

“urdf_DIR” to a directory containing one of the above files. If
“urdf” provides a separate development package or SDK, be sure it
has been installed.

解決：由于這個ROS我越處理出現的問題越多，我最后決定重裝ROS正好溫習一下（微笑） 會把安裝ROS以及各個插件的流程放在“二、”中

②上文中①我把/opt/ros/melodic改出問題來了，所以重新裝了ros和moveit 運行ur5的demo.launch
要先確保安裝了ur機器人，這樣share檔案夾下可以找到ur_description

②添加c++檔案，用moveit控制ur5做直線軌跡規劃
添加ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/launch/move_group_interface_ur5.launch
添加ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/src/move_group_interface_ur5.cpp
修改ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/Cmake.lists
在結尾加上三行 基于.cpp生成devel和build下的可執行檔案 catkin build 運行c++的可執行檔案：
roslaunch ur5_moveit_config demo.launch
二、卸載和安裝ROS
1.卸載 sudo apt-get remove ros-*
2.安裝 1)安裝ROS

設定源： sudo sh -c ‘. /etc/lsb-release && echo “deb
http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ $DISTRIB_CODENAME main” >
/etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list’ 設定秘鑰：sudo apt-key adv
–keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys F42ED6FBAB17C654 安裝ROS： sudo apt-get update sudo apt-get install ros-melodic-desktop-full
初始化rosdep： sudo apt install python-rosdep2 sudo rosdep init
如果這個位置還是報錯打不開網頁 嘗試： #打開hosts檔案 sudo gedit /etc/hosts #在檔案末尾添加
151.101.84.133 raw.githubusercontent.com #保存后退出再嘗試 rosdep update 安裝rosinstall： sudo apt-get install python-rosinstall
python-rosinstall-generator python-wstool build-essential添加環境配置 echo
“source /opt/ros/melodic/setup.bash” >> ~/.bashrc source ~/.bashrc
備注：注意要是想打開bashrc 命令為 gedit ～/.bashrc 更改之后要生效需要source ～/.bashrc sudo
apt-get install ros-melodic-desktop 測驗：roscore 2）安裝moveit
安裝catkin的build系統： sudo apt-get install ros-melodic-catkin
python-catkin-tools 安裝moveit： sudo apt install ros-melodic-moveit
打開你的作業空間： cd ~/ws_moveit/src rosdep install -y --from-paths .
–ignore-src --rosdistro melodic

cd ~/ws_moveit catkin config --extend /opt/ros/${ROS_DISTRO}
–cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release catkin build

1.通信建立

1.1先下載catkin_UR功能包和ws_moveit功能包（我希望你是一個懂得很多道理的人兒了，比如怎么下載這兩個功能包）
1.2檢測ws_moveit功能包是否正常

roslaunch panda_moveit_config demo.launch
roslaunch moveit_tutorials move_group_interface_tutorial.launch

在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述我這個代碼我改過（所以我的運行結果是寫王字），我把他原來的官方教程網址放在下邊，你要是還沒接觸，并且以后要用moveit的話可以先學一下

http://docs.ros.org/en/melodic/api/moveit_tutorials/html/doc

1.3.添加UR10機器人功能包
這個地方我們用了兩個官方教程
1）UR功能包，使用rviz的面板控制ur機器人的運動
2）moveit功能包，提供了C++和Python借口控制panda機器人做軌跡規劃
因為目標是實作moveit的c++借口控制UR10機器人實作直線和圓弧軌跡規劃
所以進行如下操作
①要先確保安裝了ur機器人功能包，這樣share檔案夾下可以找到ur_description
將ur10_moveit_config復制到ws_moveit/src下
②添加c++檔案，用moveit控制ur10做直線軌跡規劃
添加ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/launch/move_group_interface_ur10.launch

<launch>

  <node name="move_group_interface_ur10" pkg="moveit_tutorials" type="move_group_interface_ur10" respawn="false" output="screen">
  </node>

</launch>

③添加ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/src/move_group_interface_ur10.cpp

#include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>
#include <moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.h>

#include <moveit_msgs/DisplayRobotState.h>
#include <moveit_msgs/DisplayTrajectory.h>

#include <moveit_msgs/AttachedCollisionObject.h>
#include <moveit_msgs/CollisionObject.h>

#include <moveit_visual_tools/moveit_visual_tools.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "move_group_interface_ur10");
  ros::NodeHandle node_handle;
  ros::AsyncSpinner spinner(1);
  spinner.start();
  //initialize
   
  static const std::string PLANNING_GROUP = "manipulator";

 
   moveit::planning_interface::MoveGroupInterface move_group(PLANNING_GROUP);

 
  moveit::planning_interface::PlanningSceneInterface planning_scene_interface;

  
  const robot_state::JointModelGroup* joint_model_group =
      move_group.getCurrentState()->getJointModelGroup(PLANNING_GROUP);
  
  // Visualization
  // ^^^^^^^^^^^^^

  namespace rvt = rviz_visual_tools;
  moveit_visual_tools::MoveItVisualTools visual_tools("fixed_base");
  visual_tools.deleteAllMarkers();

 
  visual_tools.loadRemoteControl();

  Eigen::Isometry3d text_pose = Eigen::Isometry3d::Identity();
  text_pose.translation().z() = 1.75;
  visual_tools.publishText(text_pose, "MoveGroupInterface Demo", rvt::WHITE, rvt::XLARGE);

  // Batch publishing is used to reduce the number of messages being sent to RViz for large visualizations
  visual_tools.trigger();

   // Getting Basic Information
  // ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  //
  // We can print the name of the reference frame for this robot.
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Planning frame: %s", move_group.getPlanningFrame().c_str());

  // We can also print the name of the end-effector link for this group.
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "End effector link: %s", move_group.getEndEffectorLink().c_str());

  // We can get a list of all the groups in the robot:
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Available Planning Groups:");
  std::copy(move_group.getJointModelGroupNames().begin(), move_group.getJointModelGroupNames().end(),
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, ", "));

  // Start the demo
  // ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  visual_tools.prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to start the demo");

 
  moveit::core::RobotStatePtr current_state = move_group.getCurrentState();
  cartesian path
  robot_state::RobotState start_state(*move_group.getCurrentState());
  geometry_msgs::Pose start_pose2;
  
  /*start_pose2.orientation.w= 1.0;
  start_pose2.position.x = 0.81724;
  start_pose2.position.y = 0.109157;
  start_pose2.position.z = -0.005;*/
  start_pose2.orientation.w= 1.0;
  start_pose2.position.x = 0.67253;
  start_pose2.position.y = 0.10914;
  start_pose2.position.z = 0.5;
  
  start_state.setFromIK(joint_model_group, start_pose2);
  move_group.setStartState(start_state);
  std::vector<geometry_msgs::Pose> waypoints;
  //waypoints.push_back(start_pose2);
 
  geometry_msgs::Pose target_pose3 = start_pose2;
  /code core
  target_pose3.orientation.w= 1.0;
  target_pose3.position.x = 0.67253;
  target_pose3.position.y = 0.10914;
  target_pose3.position.z =0.5;

  waypoints.push_back(target_pose3);// 1
  // Cartesian motions are frequently needed to be slower for actions such as approach and retreat
  // grasp motions. Here we demonstrate how to reduce the speed of the robot arm via a scaling factor
  // of the maxiumum speed of each joint. Note this is not the speed of the end effector point.
  move_group.setMaxVelocityScalingFactor(0.1);

  // We want the Cartesian path to be interpolated at a resolution of 1 cm
  // which is why we will specify 0.01 as the max step in Cartesian
  // translation.  We will specify the jump threshold as 0.0, effectively disabling it.
  // Warning - disabling the jump threshold while operating real hardware can cause
  // large unpredictable motions of redundant joints and could be a safety issue
  moveit_msgs::RobotTrajectory trajectory;
  const double jump_threshold = 0.0;
  const double eef_step = 0.01;
  double fraction = move_group.computeCartesianPath(waypoints, eef_step, jump_threshold, trajectory);
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Visualizing plan 4 (Cartesian path) (%.2f%% acheived)", fraction * 100.0);

  // Visualize the plan in RViz
  // visual_tools.deleteAllMarkers();
  visual_tools.publishText(text_pose, "Joint Space Goal", rvt::WHITE, rvt::XLARGE);
  visual_tools.publishPath(waypoints, rvt::LIME_GREEN, rvt::SMALL);
  visual_tools.publishPath(waypoints, rvt::LIME_GREEN, rvt::SMALL);
  for (std::size_t i = 0; i < waypoints.size(); ++i)
  visual_tools.publishAxisLabeled(waypoints[i], "pt" + std::to_string(i), rvt::SMALL);
  visual_tools.trigger();
  visual_tools.prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to continue the demo");

  // END_TUTORIAL
  ros::shutdown();
  return 0;
}

④修改ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/Cmake.lists 在結尾加上三行 基于.cpp生成devel和build下的可執行檔案

add_executable(move_group_interface_ur10 src/move_group_interface_ur10.cpp)
target_link_libraries(move_group_interface_ur10 ${catkin_LIBRARIES} ${Boost_LIBRARIES})
install(TARGETS move_group_interface_ur10 DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION})
install(DIRECTORY launch DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION})

⑤終端輸入

cd ~/ws_moveit
source ./devel/setup.bash
catkin build

⑥以上搭建完通信了
檢驗一下

cd ~/ws_moveit
source ./devel/setup.bash
roslaunch ur10_moveit_config demo.launch

打開一個新的tab

cd ~/ws_moveit
source ./devel/setup.bash
roslaunch moveit_tutorials move_group_interface_tutorial.launch

2.實作直線軌跡規劃（PTP）

修改ws_moveit/src/moveit_tutorials/doc/move_group_interface/src/move_group_interface_ur10.cpp代碼如下

#include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>
#include <moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.h>
#include <moveit_msgs/DisplayRobotState.h>
#include <moveit_msgs/DisplayTrajectory.h>
#include <moveit_msgs/AttachedCollisionObject.h>
#include <moveit_msgs/CollisionObject.h>
#include <moveit_visual_tools/moveit_visual_tools.h>



int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "move_group_interface_ur10");
  ros::NodeHandle node_handle;
  ros::AsyncSpinner spinner(1);
  spinner.start();
  //initialize
   
  static const std::string PLANNING_GROUP = "manipulator";
  moveit::planning_interface::MoveGroupInterface move_group(PLANNING_GROUP);
 
  moveit::planning_interface::PlanningSceneInterface planning_scene_interface;  
  const robot_state::JointModelGroup* joint_model_group =
      move_group.getCurrentState()->getJointModelGroup(PLANNING_GROUP);
  
  // Visualization
  // ^^^^^^^^^^^^^
  namespace rvt = rviz_visual_tools;
  moveit_visual_tools::MoveItVisualTools visual_tools("fixed_base");
  visual_tools.deleteAllMarkers();

  visual_tools.loadRemoteControl();
  Eigen::Isometry3d text_pose = Eigen::Isometry3d::Identity();
  text_pose.translation().z() = 1.75;
  visual_tools.publishText(text_pose, "MoveGroupInterface Demo", rvt::WHITE, rvt::XLARGE);

  // Batch publishing is used to reduce the number of messages being sent to RViz for large visualizations
  visual_tools.trigger();

// // Getting Basic Information
  // ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  //
  // We can print the name of the reference frame for this robot.
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Planning frame: %s", move_group.getPlanningFrame().c_str());

  // We can also print the name of the end-effector link for this group.
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "End effector link: %s", move_group.getEndEffectorLink().c_str());

  // We can get a list of all the groups in the robot:
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Available Planning Groups:");
  std::copy(move_group.getJointModelGroupNames().begin(), move_group.getJointModelGroupNames().end(),
            std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, ", "));

  // Start the demo
  // ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  visual_tools.prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to start the demo");
 
  moveit::core::RobotStatePtr current_state = move_group.getCurrentState();
  cartesian path
 robot_state::RobotState start_state(*move_group.getCurrentState());
  geometry_msgs::Pose start_pose2;
  start_pose2.orientation.w = 1.0;
  start_pose2.position.x = 0.35;
  start_pose2.position.y = -0.05;
  start_pose2.position.z = 0.6;
  start_state.setFromIK(joint_model_group, start_pose2);
  move_group.setStartState(start_state);
  std::vector<geometry_msgs::Pose> waypoints;
  waypoints.push_back(start_pose2);

  geometry_msgs::Pose target_pose3 = start_pose2;
  /code core
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 1
  target_pose3.position.y -= 0.4;
  waypoints.push_back(target_pose3);  //2
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 3  
  target_pose3.position.x += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 4
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 5
  target_pose3.position.y -= 0.4;
  waypoints.push_back(target_pose3);  //6
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  //7  
  target_pose3.position.x += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 8
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  // 9
  target_pose3.position.y -= 0.4;
  waypoints.push_back(target_pose3);  //10
  target_pose3.position.y += 0.2;
  waypoints.push_back(target_pose3);  //11    

  // Cartesian motions are frequently needed to be slower for actions such as approach and retreat
  // grasp motions. Here we demonstrate how to reduce the speed of the robot arm via a scaling factor
  // of the maxiumum speed of each joint. Note this is not the speed of the end effector point.
  move_group.setMaxVelocityScalingFactor(0.1);

  // We want the Cartesian path to be interpolated at a resolution of 1 cm
  // which is why we will specify 0.01 as the max step in Cartesian
  // translation.  We will specify the jump threshold as 0.0, effectively disabling it.
  // Warning - disabling the jump threshold while operating real hardware can cause
  // large unpredictable motions of redundant joints and could be a safety issue
  moveit_msgs::RobotTrajectory trajectory;
  const double jump_threshold = 0.0;
  const double eef_step = 0.01;
  double fraction = move_group.computeCartesianPath(waypoints, eef_step, jump_threshold, trajectory);
  ROS_INFO_NAMED("tutorial", "Visualizing plan 4 (Cartesian path) (%.2f%% acheived)", fraction * 100.0);

  // Visualize the plan in RViz
  visual_tools.deleteAllMarkers();
  visual_tools.publishText(text_pose, "Joint Space Goal", rvt::WHITE, rvt::XLARGE);
  visual_tools.publishPath(waypoints, rvt::LIME_GREEN, rvt::SMALL);
  for (std::size_t i = 0; i < waypoints.size(); ++i)
  visual_tools.publishAxisLabeled(waypoints[i], "pt" + std::to_string(i), rvt::SMALL);
  visual_tools.trigger();
  visual_tools.prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to continue the demo");

  // END_TUTORIAL

  ros::shutdown();
  return 0;
}

運行結果
在這里插入圖片描述
顯而易見我寫了個漢字

3.圓弧軌跡規劃

（這個坑我明天會填的，會的～）

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/259976.html

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    Metamask錢包是一種基于區塊鏈技術的數字貨幣錢包，它允許用戶在安全、便捷的環境下管理自己的加密資產。Metamask錢包是以太坊生態系統中最流行的錢包之一，它具有易于使用、安全性高和功能強大等優點。 本文將詳細介紹Metamask錢包的功能和使用方法。 一、 Metamask錢包的功能 數字資 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:47:46 more
  • vulnhub_Earth

    前言 靶機地址->>>vulnhub_Earth 攻擊機ip：192.168.20.121 靶機ip：192.168.20.122 參考文章 https://www.cnblogs.com/Jing-X/archive/2022/04/03/16097695.html https://www.cnb ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:46:20 more
  • 從4k到42k，軟體測驗工程師的漲薪史，給我看哭了

    清明節一過，盲猜大家已經無心上班，在數著日子準備過五一，但一想到銀行卡里的余額……瞬間心情就不美麗了。最近，2023年高校畢業生就業調查顯示，本科畢業月平均起薪為5825元。調查一出，便有很多同學表示自己又被平均了。看著這一資料，不免讓人想到前不久中國青年報的一項調查：近六成大學生認為畢業10年內會 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:44:00 more
  • 最新版本 Stable Diffusion 開源 AI 繪畫工具之中文自動提詞篇

    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文，所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址：https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:36 more
  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜，前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜，自動化測驗的需求也越來越高。如今，自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分，它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤，提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐：4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要：由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求（例如，記憶體首地址128位元組對齊），因此需呼叫專用的記憶體申請介面，那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例，并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》，作者：昇騰CANN。 DVPP ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:03 more
  • msf學習

    msf學習 以kali自帶的msf為例 一、msf核心模塊與功能 msf模塊都放在/usr/share/metasploit-framework/modules目錄下 1、auxiliary 輔助模塊，輔助滲透（埠掃描、登錄密碼爆破、漏洞驗證等） 2、encoders 編碼器模塊，主要包含各種編碼 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:59 more
  • Halcon軟體安裝與界面簡介

    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手：與相機連接，設定相機引數，采集影像 2) 標定助手：九點標定或是其它的標定，生成標定檔案及內參外參，可以將像素單位轉換為長度單位 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:17 more
  • 在MacOS下使用Unity3D開發游戲

    第一次發博客，先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp)，這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接： https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:40:19 more

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