Braço robótico ROS MoveIt: 4 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Esta será uma série de artigos sobre como fazer um braço robótico controlado com ROS (Robotic Operating System) e MoveIt. Se você gosta de robótica, o ROS é um ótimo framework que o ajudará a construir robôs melhores com mais rapidez. Ele permite que você reutilize pacotes para diferentes sistemas de robô (visão computacional, cinemática, planejamento de caminho, SLAM, etc) que outras pessoas criaram. O ROS é ótimo, mas infelizmente tem uma curva de aprendizado íngreme.

Portanto, este tutorial é um guia passo a passo para fazer seu primeiro braço robótico com planejamento de movimento, voltado para iniciantes e níveis intermediários. Presumo que você não tenha nenhum conhecimento de ROS, mas tem algum conhecimento básico de Linux e Python, habilidades de programação em Arduino.

Etapa 1: Prepare seu ambiente

Meu ambiente de desenvolvimento é o Ubuntu 16.04 LTS rodando em uma caixa virtual (máquina host Windows 10). Se você deseja executar o Ubuntu em VM está tudo bem, posso confirmar que o ROS Kinetic funciona, embora com algumas peculiaridades (notadamente aceleração 3D e suporte a USB). Se você tiver uma instalação regular do Ubuntu, funcionará melhor.

Nota: Você pode instalar o ROS no Raspberry Pi, mas infelizmente não é poderoso o suficiente para executar as simulações no Rviz, muito menos no Gazebo.

1) Instale o ROS Kinetic. Siga este guia sobre como instalar o ROS Kinetic no Ubuntu 16.04.

2) Instale o MoveIt. Mova isso! é um pacote para ROS para manipulação móvel, ou seja, braços robóticos.

3) Verifique se tudo funciona. Corre

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial: = true

se quiser, vá até o tutorial básico do moveit

4) Você precisará instalar o pacote urdf_tutorial também, nós o usaremos para visualizar nosso trabalho em andamento.

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

Etapa 2: Criar arquivo Urdf

Se você seguiu o tutorial de início rápido do MoveIt, deve ter criado o espaço de trabalho catkin em seu diretório inicial (o nome do espaço de trabalho pode ser diferente, o padrão do tutorial do moveit é ws_moveit). Vá para ~ ws_moveit / src e clone meu repositório github lá.

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

Se você estiver usando o mesmo braço robótico que eu ou apenas quiser praticar, você pode deixar o arquivo urdf inalterado, caso contrário, você precisará alterá-lo para corresponder ao modelo de braço que você tem.

Aqui está uma breve explicação do arquivo urdf, olhar meu exemplo e o modelo do robô em rviz ajudará você a entendê-lo melhor e se inscrever para escrever seu próprio arquivo urdf

elos são as partes do robô, como um pulso ou uma plataforma. Eles têm as seguintes propriedades:

usado para representação visual em rviz e gazebo. Usa malhas de alta qualidade

usado para verificação de colisão durante o planejamento do caminho. Recomenda-se o uso de malhas de baixa qualidade, mas para fins de tutorial estou usando o mesmo que para visual.

juntas em urdf são conexões entre links que descrevem como os estão posicionados em relação uns aos outros e como eles se movem. Eles têm as seguintes propriedades:

a direção de rotação da junta (ao longo do eixo x, y ou z)

grau mínimo e máximo da junta em radianos. Aplicável apenas a juntas do tipo "rotativa" (juntas "contínuas" não têm limites, uma vez que, bem, giram continuamente)

a posição da junta em relação à origem

descreve quais dois links estão conectados com a junta

Se você estiver usando o mesmo braço robótico que eu, você precisará copiar as malhas 3D do braço para a pasta do pacote urdf_tutorial. Faça isso com este comando

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

Se você estiver usando suas próprias malhas, certifique-se de que elas estejam centralizadas em torno da origem (xyz 000 em seu software de modelagem 3D favorito) antes de exportá-las para o formato binário (!) Stl.

Agora você pode lançar o rviz para visualizar os resultados com este comando

roslaunch urdf_tutorial display.launch modelo: = arm.urdf

(inicie-o a partir da pasta com o arquivo urdf que você acabou de criar)

Verifique as juntas e os links, certifique-se de que estão girando e posicionados exatamente como deveriam. Se tudo estiver bem, vá para a próxima etapa.

Etapa 3: Crie a configuração do robô com o assistente de configuração MoveIt

Agora, quando seu arquivo urdf estiver pronto, é hora de convertê-lo para o pacote de configuração do robô.

Inicie o MoveIt Setup Assistant com o seguinte comando

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

O processo está muito bem descrito no tutorial oficial do MoveIt, que você pode encontrar aqui

Depois de criar o pacote de configuração, vá para a pasta do espaço de trabalho catkin e execute

fazer gato

para construir o pacote. Agora você pode iniciá-lo com o seguinte comando

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial: = true

onde você precisará alterar "my_arm_xacro" para o nome do seu pacote.

Etapa 4: Pronto

Se você iniciou o pacote com sucesso, verá o modelo do seu robô com marcadores interativos. Você poderá controlá-lo na simulação, usando os marcadores e, em seguida, pressione "Planejar e executar" para que o solucionador cinemático encontre o caminho certo para o estado desejado.

Essa foi a primeira etapa, criamos um modelo de nosso braço robótico e podemos colher o poder do ROS para calcular e executar o movimento na simulação! Próxima etapa - faça isso com o robô real, para isso precisaremos escrever um controlador de robô simples …