机器人控制器的制作教程

步骤1：添加抓取器

一开始添加抓手有点让人困惑，所以我在上一篇文章中跳过了这一部分。事实证明，这毕竟不是那么困难。

您将需要修改URDF文件以添加抓手链接和关节。

为我的机器人修改的URDF文件已附加到此步骤。基本上，它遵循与手臂零件相同的逻辑，我只添加了三个新链接（claw_base，claw_r和claw_l）和三个新关节（joint5是固定的，joint6，joint7是旋转关节）。

修改URDF文件后，还需要使用MoveIt安装助手来更新MoveIt生成的软件包和xacro文件。

使用以下命令启动安装助手

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

单击“编辑现有MoveIt配置”，然后选择包含MoveIt包的文件夹。

添加新的计划组夹持器（带有夹持器的链接和接头）以及末端执行器。我的设置在下面的屏幕截图中。注意，您没有为夹具选择运动学求解器，这不是必需的。生成软件包并覆盖文件。

在catkin工作区中运行

catkin make

命令。

好吧，现在我们有了一条带有抓爪的手臂！

步骤2：构建手臂

正如我在提到Juergenlessner创建手臂3D模型之前提到的那样，感谢您所做的出色工作。如果您单击链接，则可以找到详细的组装说明。

我不得不修改控制系统。我使用带有传感器护罩的Arduino Uno来控制伺服器。传感器屏蔽层在简化布线方面有很大帮助，并且还易于为伺服器提供外部电源。我使用通过降压模块（6V）连接到Sensor Shield的12V 6A电源适配器。

关于伺服器的注释。我使用从淘宝购买的MG 996 HR伺服器，但是质量真的很差。绝对是便宜的中国仿冒品。用于肘关节的那个没有提供足够的扭矩，甚至在重载下也开始发烟。我不得不用质量更好的制造商的MG 946 HR替换肘关节伺服器。

长话短说-购买优质的伺服器。如果魔术烟雾从您的伺服器中冒出，请使用更好的伺服器。 6V是非常安全的电压，请不要增加它。不会增加扭矩，但会损坏伺服器。

伺服器接线如下：

基座2

shoulder2 4

shoulder1 3

肘部6

抓爪8

手腕11

随意更改它，只要您还记得要更改Arduino草图即可。

使用完硬件后，让我们看一看！

步骤3：MoveIt RobotCommander界面

那么，现在呢？为什么仍然需要MoveIt和ROS？是不是可以直接通过Arduino代码控制手臂？

是的。

好吧，现在如何使用GUI或Python/C ++代码提供机器人姿势至？ Arduino可以做到吗？

排序。为此，您将需要编写一个反向运动学求解器，它将采用机器人姿势（3D空间中的平移和旋转坐标）并将其转换为伺服的关节角度消息。

尽管您可以自己做，但要做的工作却很艰巨。因此，MoveIt和ROS为IK（逆运动学）求解器提供了一个不错的接口，可以为您完成所有繁重的三角提升。

简短的回答：是的，您可以做一个简单的机械臂，它将执行一个硬编码的Arduino草图，从一个姿势变为另一个姿势。但是，如果您想使机器人更加智能并增加计算机视觉功能，则必须使用MoveIt和ROS。

我制作了一个非常简化的图表，说明MoveIt框架的工作原理。在我们的情况下，它将变得更加简单，因为我们没有来自伺服器的反馈，而是要使用/joint_states主题为机器人控制器提供伺服器的角度。我们只缺少一个组件，那就是机器人控制器。

我们还等什么呢？让我们写一些机器人控制器，以便我们的机器人可以……更加可控。

第4步：机器人控制器的Arduino代码

在我们的情况下，使用rosserial运行ROS节点的Arduino Uno将成为机器人控制器。 Arduino草图代码已附加到此步骤，也可以在GitHub上使用。从弧度到度，然后使用标准Servo.h库将其传递给舵机。

该解决方案有点笨拙，而不是工业机器人的解决方案。理想情况下，应该在/FollowJointState主题上发布运动轨迹，然后接收关于/JointState主题的反馈。但是在我们的手臂上，业余伺服器无法提供反馈，因此我们将直接订阅由FakeRobotController节点发布的/JointState主题。基本上，我们将假设传递给伺服器的任何角度都可以理想地执行。

有关rosserial如何工作的更多信息，请查阅以下教程

http：//wiki .ros.org/rosserial_arduino/Tutorials

将草图上传到Arduino Uno之后，您需要使用串行电缆将其连接到运行ROS安装的计算机。

要启动整个系统，请执行以下命令

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial：=true sudo chmod -R 777 /dev/ttyUSB0 rosrun rosserial_python serial_node.py _port：=/dev/ttyUSB0 _baud：=115200

现在，您可以在RVIZ中使用交互式标记将机器人手臂移动到一个姿势，然后按计划并执行，使其实际移至该位置。

魔术！

现在，我们可以编写用于斜坡测试的Python代码了。好吧，差不多。..

第5步：（可选）生成IKfast插件

默认情况下，MoveIt建议使用KDL运动学求解器，它不会少于6个自由度臂真的可以工作。如果您紧跟本教程，那么您会注意到RVIZ中的手臂模型无法达到某些手臂配置应支持的姿势。

推荐的解决方案是使用OpenRave创建自定义运动学求解器。并不是那么困难，但是您必须构建它，并且它是来自源的依赖项，或者使用docker容器（无论您喜欢哪个）。

该过程在本教程中有很好的记录。确认可以在运行Ubuntu 16.04和ROS Kinetic的VM上运行。

我使用以下命令生成了求解器

openrave.py --database inversekinematics --robot=arm.xml --iktype=translation3d --iktests=1000

然后运行

rosrun moveit_kinematics create_ikfast_moveit_plugin.py test_robot arm my_arm_xacro ikfast0x1000004a.Translation3D.0_1_2_f3.cpp

生成MoveIt IKfast插件。

整个过程比较耗时，但是如果您仔细阅读本教程，并不是很困难。如果您对此部分有疑问，请在评论或PM中与我联系。

第6步：斜坡测试！

现在我们可以尝试进行渐变测试了，我们将使用ROS MoveIt Python API执行该测试。

该步骤附带了Python代码，该代码也可以在github存储库中找到。如果您没有坡道或想尝试其他测试，则需要在代码中更改机器人的姿势。为此，在已经运行RVIZ和MoveIt的情况下，首先在终端中执行

rostopic echo /rviz_moveit_motion_planning_display/robot_interaction_interactive_marker_topic/feedback

。然后将带有交互式标记的机器人移动到所需位置。位置和方向值将显示在终端中。只需将它们复制到Python代码即可。

要在运行RVIZ和rosserial节点的情况下执行

rosrun my_arm_xacro pick/pick_2.py

进行斜坡测试。

责任编辑：wv