第11章 ROS2的機(jī)械臂應(yīng)用

機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實(shí)踐機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實(shí)踐第1章LinuxUbuntu入門基礎(chǔ)第2章ROS2安裝與系統(tǒng)架構(gòu)第3章ROS2編程基礎(chǔ)第4章ROS2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制第5章激光雷達(dá)在ROS2中的使用第6章IMU在ROS2中的使用第7章ROS2中的SLAM環(huán)境建圖第8章ROS2中的NAV2自主導(dǎo)航第9章ROS2中的圖像視覺應(yīng)用第10章ROS2的三維視覺應(yīng)用第11章ROS2的機(jī)械臂應(yīng)用第12章基于ROS2的綜合應(yīng)用第11章

第11章ROS2的機(jī)械臂應(yīng)用11.2機(jī)械臂控制11.1ROS2里的機(jī)械臂消息包格式11.3使用機(jī)械臂進(jìn)行物品抓取11.4本章小結(jié)11.1ROS2里的機(jī)械臂消息包格式

在ROS2中，用于描述機(jī)械臂狀態(tài)的消息格式為sensor_msgs::JointState。如圖所示，在官方Wiki頁(yè)面，對(duì)它的格式定義為：

上述的后四個(gè)成員都是數(shù)組，通常每個(gè)數(shù)組都包含相同個(gè)數(shù)的成員，這樣可以保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。比如name[0]的關(guān)節(jié)，它對(duì)應(yīng)角度是position[0]，對(duì)應(yīng)速度是velocity[0]，以此類推。如果某個(gè)項(xiàng)目沒(méi)有數(shù)值，比如effort，可以讓這個(gè)數(shù)組的成員個(gè)數(shù)為零。11.2機(jī)械臂控制

機(jī)器人的手臂，只需要兩個(gè)關(guān)節(jié)控制量。一個(gè)是機(jī)械臂基座的升降高度，另一個(gè)就是手爪的指間寬度。如表所示，對(duì)應(yīng)sensor_msgs::JointState消息包成員：namepositionlift機(jī)械臂基座的升降高度（單位：米）gripper手爪的兩指間距（單位：米）11.2機(jī)械臂控制

詳細(xì)操作步驟見教材P359-P370頁(yè)11.3使用機(jī)械臂進(jìn)行物品抓取

在11.2節(jié)實(shí)驗(yàn)里，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的機(jī)械臂控制。本節(jié)實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步，結(jié)合之前通過(guò)立體視覺進(jìn)行桌面物品檢測(cè)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的抓取。在wpr_simulation2軟件包中，有一個(gè)節(jié)點(diǎn)名為“objects_publisher”，已經(jīng)把物品檢測(cè)的算法封裝好了。只需要通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的話題通訊就能獲取物品檢測(cè)的結(jié)果。11.3使用機(jī)械臂進(jìn)行物品抓取狀態(tài)宏定義狀態(tài)行為STEP_WAIT機(jī)器人初始狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)程序在這個(gè)狀態(tài)發(fā)送指令“startobjects”，激活objects_publisher節(jié)點(diǎn)的物品檢測(cè)功能。當(dāng)接收到objects_publisher節(jié)點(diǎn)的物品檢測(cè)結(jié)果時(shí)，切換到STEP_ALIGN_OBJ狀態(tài)。STEP_ALIGN_OBJ機(jī)器人左右平移，將自己的正前方對(duì)準(zhǔn)物品。完成物品對(duì)準(zhǔn)后，跳轉(zhuǎn)到STEP_HAND_UP狀態(tài)。STEP_HAND_UP機(jī)器人抬升機(jī)械臂，張開手爪，準(zhǔn)備抓取物品。完成這個(gè)動(dòng)作后，跳轉(zhuǎn)到STEP_FORWARD狀態(tài)。STEP_FORWARD機(jī)器人根據(jù)抓取目標(biāo)物的距離，向前移動(dòng)，讓物品進(jìn)入機(jī)器人的手爪兩指中間。完成這個(gè)動(dòng)作后，跳轉(zhuǎn)到STEP_GRAB狀態(tài)。STEP_GRAB機(jī)器人閉合手爪，夾住物品。完成這個(gè)動(dòng)作后，跳轉(zhuǎn)到STEP_OBJ_UP狀態(tài)。STEP_OBJ_UP機(jī)器人手臂夾持著物品稍微向上抬升，讓物品離開桌面。完成這個(gè)動(dòng)作后，跳轉(zhuǎn)到STEP_BACKWARD狀態(tài)。STEP_BACKWARD機(jī)器人帶著物品向后移動(dòng)一段距離，讓物品離開桌面的上空，避免機(jī)器人移動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)碰到桌面上其他物品。完成這個(gè)動(dòng)作后，跳轉(zhuǎn)到STEP_DONE狀態(tài)。STEP_DONE機(jī)器人完成抓取動(dòng)作，停止運(yùn)動(dòng)，抓取動(dòng)作執(zhí)行完畢。11.3使用機(jī)械臂進(jìn)行物品抓取

詳細(xì)操作步驟見教材P371-P393頁(yè)11.4本章小結(jié)

本章主要是對(duì)ROS2中的機(jī)械臂應(yīng)用進(jìn)行介紹、編程及