ROS探索总结(三十一)——ros_control

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ROS中提供了丰富的机器人应用:SLAM、导航、MoveIt......但是你可能一直有一个疑问,这些功能包到底应该怎么样用到我们的机器人上,也就是说在应用和实际机器人或者机器人仿真器之间,缺少一个连接两者的东西。

clip_image002

ros_control就是ROS为用户提供的应用与机器人之间的中间件,包含一系列控制器接口、传动装置接口、硬件接口、控制器工具箱等等,可以帮助机器人应用快速落地,提高开发效率。

 

一、总体框架

clip_image004

上图是ros_control的总体框架,可以看到正对不同类型的控制器(底盘、机械臂等),ros_control可以提供多种类型的控制器,但是这些控制器的接口各不相同,为了提高代码的复用率,ros_control还提供一个硬件的抽象层。

clip_image006

硬件抽象层负责机器人硬件资源的管理,而controller从抽象层请求资源即可,并不直接接触硬件。

clip_image008

上图是ros_control的数据流图,可以更加清晰的看到每个层次包含的功能:

  1. Controller Manager:每个机器人可能有多个controller,所以这里有一个控制器管理器的概念,提供一种通用的接口来管理不同的controllercontroller manager的输入就是ROS上层应用的输出。
  2. Controllercontroller可以完成每个joint的控制,请求下层的硬件资源,并且提供了PID控制器,读取硬件资源接口中的状态,在发布控制命令。
  3. Hardware Rescource:为上下两层提供硬件资源的接口。
  4. RobotHW:硬件抽象层和硬件直接打交道,通过writeread方法来完成硬件的操作,这一层也包含关节限位、力矩转换、状态转换等功能。
  5. Real Robot:实际的机器人上也需要有自己的嵌入式控制器,接收到命令后需要反映到执行器上,比如接收到位置1的命令后,那就需要让执行器快速、稳定的到达位置1

 

二、Controllers

ros_controllers这个功能包提供了已有的一些controllers

clip_image010

当然,我们也可以根据自己的需求,创建需要的controller,然后通过controller来管理自己创建的controller,可以参考https://github.com/ros-controls/ros_control/wiki/controller_interface

clip_image012

 

 

三、Hardware Interface

Hardware InterfacecontrollerRobotHw沟通的接口,基本上和controllers的种类是对应的,同样可以自己创建需要的接口,可以参考:https://github.com/ros-controls/ros_control/wiki/hardware_interface

clip_image014clip_image015

 

 

四、Transmissions

Transmissions就是机器人的传动系统,机器人每个需要运动的关节都需要配置相应的Transmission

可以通过代码完成https://github.com/ros-controls/ros_control/wiki/transmission_interface,但大部分情况下,都会在URDF文件中直接添加(http://ros.org/wiki/urdf/XML/Transmission):

  1. <transmission name="simple_trans">
  2.      <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
  3.      <joint name="foo_joint">
  4.           <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  5.      </joint>
  6.      <actuator name="foo_motor">
  7.           <mechanicalReduction>50</mechanicalReduction>
  8.           <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  9.      </actuator>
  10. </transmission>

 

五、Joint Limits

Joint Limits是硬件抽象层中的一块,维护一个关节限位的数据结构,这些限位数据可以从机器人的URDF文件中加载,也可以ROS的参数服务器上加载(先用YAML配置文件导入ROS parameter server),这些限位数据不仅包含关节速度、位置、加速度、加加速度、力矩等方面的限位,还包含安全作用的位置软限位、速度边界(k_v位置边界(k_p等等。

我们来看一个URDF中设置Joint Limits的例子:

  1. <joint name="$foo_joint" type="revolute">
  2.   <!-- other joint description elements -->
  3.  
  4.   <!-- Joint limits -->
  5.   <limit lower="0.0"
  6.          upper="1.0"
  7.          effort="10.0"
  8.          velocity="5.0" />
  9.  
  10.   <!-- Soft limits -->
  11.   <safety_controller k_position="100"
  12.                      k_velocity="10"
  13.                      soft_lower_limit="0.1"
  14.                      soft_upper_limit="0.9" /> 
  15. </joint>

还有一些参数需要通过YAML配置文件先加载到参数服务器中,YAML文件的格式如下:

  1. joint_limits:
  2.   foo_joint:
  3.     has_position_limits: true
  4.     min_position: 0.0
  5.     max_position: 1.0
  6.     has_velocity_limits: true
  7.     max_velocity: 2.0
  8.     has_acceleration_limits: true
  9.     max_acceleration: 5.0
  10.     has_jerk_limits: true
  11.     max_jerk: 100.0
  12.     has_effort_limits: true
  13.     max_effort: 5.0
  14.   bar_joint:
  15.     has_position_limits: false # Continuous joint
  16.     has_velocity_limits: true
  17.     max_velocity: 4.0

另外,我们还可以在代码中使用joint_limits_interface来加载和设置关节的限位参数,可以参考:joint_limits_interface

 

六、controller manager

controller_manager提供了一种多controller控制的机制,可以加载、开始运行、停止运行、卸载不同的controller,并且提供了多种工具来完成这些操作。

 

clip_image017

 

1.命令行工具

命令行的格式为:

  1. $ rosrun controller_manager controller_manager <command> <controller_name>

支持的<command>

  • load: load a controller (construct and initialize)
  • unload: unload a controller (destruct)
  • start: start a controller
  • stop: stop a controller
  • spawn: load and start a controller
  • kill: stop and unload a controller

如果想要查看某个controller的状态,可以使用下边的命令:

  1. $ rosrun controller_manager controller_manager <command>

支持的<command>

  • list: list all the controllers in the order they are executed, and give the state of each controller
  • list-types: list all the controller types the controller manager knows about. If your controller is not in this list, you won't be able to spawn it.
  • reload-libraries: Reloads all the controller libraries that are available as plugins. This is convenient when you are developing a controller and you want to test your new controller code, without restarting the robot every time. This does not restart controllers which were running before.
  • reload-libraries --restore: Reloads all the controller libraries that are available as plugins and restores all controllers to their original state.

但是很多时候我们需要控制的controller有很多,比如六轴机器人,至少有六个controller,这时也可以使用“spawner ”这个命令来一次控制多个controller

  1. rosrun controller_manager spawner [--stopped] name1 name2 name3

上边的命令可以自动加载、启动controller,如果加上--stopped参数,那么contrller则只会被加载,但是并不会开始运行。如果想要停止一系列controller,但是不需要卸载,还需要运行的话,可以使用下边的命令:

  1.  $ rosrun controller_manager unspawner name1 name2 name3

 

2.launch工具

launch文件中,同样可以通过运行controller_manager包的命令,来加载和启动一系列controller

  1.  <launch>
  2.    <node pkg="controller_manager"
  3.          type="spawner"
  4.          args="controller_name1 controller_name2" /> 
  5.  </launch>

上边的launch文件会加载并启动controllers,如果只需要加载:

  1. <launch>
  2.   <node pkg="controller_manager"
  3.     type="spawner"
  4.     args="--stopped controller_name1 controller_name2" />
  5. </launch>

 

3.可视化工具rqt_controller_manager

controller_manager还提供了可视化工具rqt_controller_manager,安装rosrun rqt_controller_manager rqt_controller_manager,直接使用下边的命令打开:

  1. rosrun rqt_controller_manager rqt_controller_manager

不过目前我用的indigo ros版本里边,这个工具貌似有问题,找不到executable

 

七、案例分析

OK,前边学习了这么多新的概念,我们还是找一个实际的案例来分析一下。gazebotutorials里边提供了gazebo_ros_control的教程,用到一个两个关节的机械臂作为案例,我们就来分析一下这个案例中都是怎样落实上边这些概念的。源码可以在这里找到。

clip_image019

首先来看一张gazebo结合ros_control的架构图,其实和上边的数据流图差别不大。

 

1.Transmissions

rrbot有两个关节,每个关节都有一个传动装置,所以应该有两个Transmissions,在rrbotURDF文件rrbot.xacro文件中,我们可以找到这两个Transmissions

  1.   <transmission name="tran1">
  2.     <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
  3.     <joint name="joint1">
  4.       <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  5.     </joint>
  6.     <actuator name="motor1">
  7.       <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  8.       <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
  9.     </actuator>
  10.   </transmission>
  11.  
  12.   <transmission name="tran2">
  13.     <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
  14.     <joint name="joint2">
  15.       <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  16.     </joint>
  17.     <actuator name="motor2">
  18.       <hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
  19.       <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
  20.     </actuator>
  21.  
  22.   </transmission>

同时,为了让Gazebo可以识别<transmission>标签,还需要家在一个gazeboros_control插件:

  1. <gazebo>
  2.   <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
  3.     <robotNamespace>/rrbot</robotNamespace>
  4.   </plugin>
  5. </gazebo>

2.controllercontroller_manager

首先通过一个YAML文件rrbot_control.yaml来声明我们所需要的controller,以及对应的参数:

  1. rrbot:
  2.   # Publish all joint states -----------------------------------
  3.   joint_state_controller:
  4.     type: joint_state_controller/JointStateController
  5.     publish_rate: 50 
  6.  
  7.   # Position Controllers ---------------------------------------
  8.   joint1_position_controller:
  9.     type: effort_controllers/JointPositionController
  10.     joint: joint1
  11.     pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
  12.   joint2_position_controller:
  13.     type: effort_controllers/JointPositionController
  14.     joint: joint2
  15.  
  16.     pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}

其中还需要包含一个joint_state_controller,来控制发布每个关节的实时状态。

然后使用launch文件rrbot_control.launch,运行controller_manager中的spawner,加载并运行这些上边这些controller

  1. <launch>
  2.  
  3.   <!-- Load joint controller configurations from YAML file to parameter server -->
  4.   <rosparam file="$(find rrbot_control)/config/rrbot_control.yaml" command="load"/>
  5.  
  6.   <!-- load the controllers -->
  7.   <node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner" respawn="false"
  8.     output="screen" ns="/rrbot" args="joint1_position_controller joint2_position_controller joint_state_controller"/>
  9.  
  10.   <!-- convert joint states to TF transforms for rviz, etc -->
  11.   <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"
  12.     respawn="false" output="screen">
  13.     <remap from="/joint_states" to="/rrbot/joint_states" />
  14.   </node>
  15.  
  16. </launch>

这个例程没有涉及到Joint Limits。通过下边命令就可以在gazebo中启动rrbot并且开始控制:

  1. roslaunch rrbot_gazebo rrbot_world.launch
  2. roslaunch rrbot_control rrbot_control.launch

clip_image021

也可以手动调用完成controller的加载:

  1. rosservice call /rrbot/controller_manager/load_controller "name: 'joint1_position_controller'"
  2. rosservice call /rrbot/controller_manager/load_controller "name: 'joint2_position_controller'"

启动controller

  1. rosservice call /rrbot/controller_manager/switch_controller "{start_controllers: ['joint1_position_controller','joint2_position_controller'], stop_controllers: [], strictness: 2}"

停止controller

  1. rosservice call /rrbot/controller_manager/switch_controller "{start_controllers: [], stop_controllers: ['joint1_position_controller','joint2_position_controller'], strictness: 2}"

使用下边的命令就可以让机器人动起来:

  1. rostopic pub -1 /rrbot/joint1_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 1.5"
  2. rostopic pub -1 /rrbot/joint2_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 1.0"

 

 


原创文章,转载请注明: 转载自古月居

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评论

128条评论
  1. Gravatar 头像

    2333 回复

    古月老师你好,我的小车模型是属于前后轮的自行车模型,而教程资料大多都是差速驱动的例子,我的自己小车模型运动解算已经完成,要想把我自己的小车模型实现运动控制该怎么做呢?在哪里编写代码?又该如何编写和修改呢?望指点一下,或者资料可以借鉴呢?

    • 古月

      古月 回复

      @2333 可以参考机械臂的控制,每个关节都由一个控制器来控制,你这样的机器人就可以用两个速度控制器来控制,可以看下ros_control

      • Gravatar 头像

        2333 回复

        @古月 用不用看gazebo中插件呢?自己仿照差速插件编写自己插件?可行么?

        • 古月

          古月 回复

          @2333 不用自己写,会用就行了,有速度控制的插件的

          • Gravatar 头像

            2333 回复

            @古月 古月老师,我又遇到难题了,我原来用的indigo系统自带的gazebo2.2.3,而我今天想要升级为gazebo4版本,结果不好用,想要卸载了不用了,还是用原来的版本,结果卸也卸不完全,原来的版本也不能用了,怎么办啊?好急啊,到底什么问题呢?

            • 古月

              古月 回复

              @2333 应该还是版本的问题,把路径弄乱了,需要重新设置一下原版的路径,找下相关的环境变量设置。

  2. Gravatar 头像

    烤鸡排 回复

    古月老师,我请问一下。我有个程序在一台电脑上编译成功,然后把程序移植到另一台电脑上,编译失败,显示我程序里面的一个库文件没有读取,这改怎么办呢?

    • 古月

      古月 回复

      @烤鸡排 应该是依赖的库在另外一台电脑没安装,看下错误提示,安装上就行了

  3. Gravatar 头像

    kaojipai 回复

    古月老师,打开rviz一般都给我们初始化好了机器人的位置(xyz轴坐标),我现在想修改这个初始化坐标,应该在哪里进行修改呢?

    • 古月

      古月 回复

      @kaojipai 这个是和坐标系有关系的,修改rviz的fixed frame,界面中显示的是机器人在该坐标系下的位置。

  4. Gravatar 头像

    叮咚 回复

    古月老师,我在gazebo仿真小车运动时,系统提示我这样:
    [ WARN] [1529982463.901720092, 0.164000000]: GazeboRosSkidSteerDrive Plugin (ns = //) missing , defaults to "odom"
    是怎么一回事呢?小车可以正常通过键盘控制运动,但是在rviz中看不到摄像头显示图像和激光数据

    • 古月

      古月 回复

      @叮咚 这个是警告,不影响。没有图像和激光要检查摄像头和雷达的相关插件有没有配置并启动成功

  5. Gravatar 头像

    bcahzlqs 回复

    古月老师,请问多个机器人 gazebo下怎么和ros_control 包使用?

    • 古月

      古月 回复

      @bcahzlqs 正常配置每个模型中的ros_control插件就行,注意命名空间不要冲突了。

  6. Gravatar 头像

    水清 回复

    古月大神,你好!初学ros_control,遇到了莫名的问题,所以想向您请教一下。用我自己的机械臂仿真,只添加了两个关节的传动,编译无问题,launch gazebo world 没有问题,launch ros_control也没有问题。但是,向话题发布命令,机械臂无反应。部分代码如下。
    xacro文件:

    transmission_interface/SimpleTransmission

    hardware_interface/EffortJointInterface
    <!-- hardware_interface/PositionJointInterface-->

    hardware_interface/EffortJointInterface
    1

    transmission_interface/SimpleTransmission

    hardware_interface/EffortJointInterface

    hardware_interface/EffortJointInterface
    1

    config/control.yalm
    testrobot:
    # Publish all joint states -----------------------------------
    joint_state_controller:
    type: joint_state_controller/JointStateController
    publish_rate: 50

    # Position Controllers ---------------------------------------
    joint1_position_controller:
    type: effort_controllers/JointPositionController
    joint: base_arm1_Joint
    pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint2_position_controller:
    type: effort_controllers/JointPositionController
    joint: arm1_arm2_Joint
    pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}

    control.launch:

    world.lauch

    launch gazabo world.lauch之后,
    [ INFO] [1528368686.710405677]: Finished loading Gazebo ROS API Plugin.
    [ INFO] [1528368686.711762737]: waitForService: Service [/gazebo/set_physics_properties] has not been advertised, waiting...
    [ INFO] [1528368686.729320721]: Finished loading Gazebo ROS API Plugin.
    [ INFO] [1528368686.729531710]: waitForService: Service [/gazebo/set_physics_properties] has not been advertised, waiting...
    SpawnModel script started
    [INFO] [1528368687.057146, 0.000000]: Loading model XML from ros parameter
    [INFO] [1528368687.059300, 0.000000]: Waiting for service /gazebo/spawn_urdf_model
    [ INFO] [1528368688.067746896, 0.022000000]: waitForService: Service [/gazebo/set_physics_properties] is now available.
    [ INFO] [1528368688.094271541, 0.045000000]: Physics dynamic reconfigure ready.
    [INFO] [1528368688.264447, 0.205000]: Calling service /gazebo/spawn_urdf_model
    [ INFO] [1528368688.282969685, 0.224000000]: waitForService: Service [/gazebo/set_physics_properties] is now available.
    [INFO] [1528368688.455227, 0.350000]: Spawn status: SpawnModel: Successfully spawned entity
    [ INFO] [1528368688.464370987, 0.350000000]: Physics dynamic reconfigure ready.
    [ INFO] [1528368688.596049337, 0.350000000]: Loading gazebo_ros_control plugin
    [ INFO] [1528368688.596242106, 0.350000000]: Starting gazebo_ros_control plugin in namespace: /testrobot
    [ INFO] [1528368688.596981285, 0.350000000]: gazebo_ros_control plugin is waiting for model URDF in parameter [/robot_description] on the ROS param server.

    launch control.lauch之后,
    [INFO] [1528368696.272598, 0.000000]: Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/load_controller
    [INFO] [1528368696.274275, 0.000000]: Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/switch_controller
    [INFO] [1528368696.276808, 0.000000]: Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/unload_controller
    [INFO] [1528368696.278426, 7.860000]: Loading controller: joint_state_controller
    [INFO] [1528368696.290424, 7.872000]: Loading controller: joint1_position_controller
    [INFO] [1528368696.331757, 7.911000]: Loading controller: joint2_position_controller
    [INFO] [1528368696.364468, 7.941000]: Controller Spawner: Loaded controllers: joint_state_controller, joint1_position_controller, joint2_position_controller
    [INFO] [1528368696.370902, 7.942000]: Started controllers: joint_state_controller, joint1_position_controller, joint2_position_controller

    发布命令到topic,
    $ rostopic pub -1 /testrobot/joint2_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 1.5"
    publishing and latching message for 3.0 seconds

    最后,无反应。

    古月大神觉的有可能是哪出了问题?
    欢迎古月大神指教。

    • 古月

      古月 回复

      @水清 这样也不好看出来,检查一下各种命名空间是不是统一的,发送端和接收端的接口是不是统一

      • Gravatar 头像

        水清 回复

        @古月 大神,我找到了原因,是我的urdf文件里limit标签的问题,但是又有一个新的问题想向您请教一下,urdf文件limit和rosparam load limit .yaml文件是什么关系,感觉好像加载到参数服务器的joint limit没有起作用啊。

        • 古月

          古月 回复

          @水清 limit .yaml是在配置过程中根据urdf生成的,后边也可以自己修改

  7. Gravatar 头像

    hkjast 回复

    您好,古月老师,最近我在gazebo仿真小车模型,小车模型文件中物理属性都有,惯性属性也有,不知道为什么小车在gazebo仿真的时候总是上下抖动呢?导致没办法控制它运动,谢谢解答!

    • 古月

      古月 回复

      @hkjast 应该是物理参数的问题,调整一下质量等参数

  8. Gravatar 头像

    燕清扬 回复

    古月老师,您好:
    .yaml文件中 分别对joint1和joint2配置了关节位置控制器 : effort_controllers/JointPositionController,该控制器是ros_controllers功能包的,也就是对两个关节均采用位置控制模式,那么如果我想要对这两个关节采用力矩控制,有对应的控制器可用吗?还是必须自己编写相应的力矩控制器?
    我查到 ros_controllers/effort_controllers/src/joint_effort_controller.cpp中基本没有实现力矩控制的内容啊?如果要自己编写关节控制器,该如何做?有参考例程么?谢谢古月老师。

    • 古月

      古月 回复

      @燕清扬 据我了解也是这样的,ROS里的力矩控制器没什么内容,应该要自己写了,或者google一下有没有别人写好的

  9. Gravatar 头像

    小叮叮叮2333 回复

    古月师兄,在在运行roslaunch rrbot_control rrbot_control.launch的时候出现以下错误
    ERROR: cannot launch node of type [controller_manager/spawner]: can't locate node [spawner] in package [controller_manager]
    请问是怎么一回事呢?

      • Gravatar 头像

        小叮叮叮2333 回复

        @古月 是这个sudo apt-get install ros-indigo-ros-control ros-indigo-ros-controllers安装语句吧?我的是indigo的,ros运行显示已经是安装最新版本。

        • Gravatar 头像

          小叮叮叮2333 回复

          @小叮叮叮2333 我刚刚又运行了一下sudo apt-get install ros-indigo-ros-control ros-indigo-ros-controllers显示是最新版本,但是我rospack list了一下,并没有找到ros-control ros-controllers,这是怎么一回事?古月师兄

      • Gravatar 头像

        小叮叮叮2333 回复

        @古月 我在我的文件夹目录里也找到了ros-control和controller的包。运行前也source了,还是有错误,看到有一个博主跟我情况跟我相似,因为github上有个之前的包更新了,重新git clone后出现了一个问题,在git clone之后,其中的部分文件失去了执行权限,因此它没法生成可执行文件,启动文件就报错了,解决办法需要改一下权限,这样做对吗?我不太敢改,具体又是要怎么改呢?求古月大神指教一下,非常感谢了!!!

        • 古月

          古月 回复

          @小叮叮叮2333 这两个包直接用apt-get安装就行了,不用放到自己的工作空间下编译安装。如果确定已经安装成功的话,就检查一下环境变量的设置,在opt的ros下找一下controller_manager这个包在不在。

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            小叮叮叮2333 回复

            @古月 看了一下目录,包都有的,都在,看到有一个博主跟我情况跟我相似,因为github上有个之前的包更新了,重新git clone后出现了一个问题,在git clone之后,其中的部分文件失去了执行权限,因此它没法生成可执行文件,启动文件就报错了,解决办法需要改一下权限,这样做对吗?我不太敢改,具体又是要怎么改呢?求古月大神指教一下,非常感谢了!!!

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                小叮叮叮2333 回复

                @古月 古月师兄,修改了权限以后,还是一样的错误,这个问题已经困惑我好久了,真的不知道错在哪里了?古月师兄看能不能有好的意见?谢谢师兄了。

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                  kaojipai 回复

                  @小叮叮叮2333 古月老师,打开rviz一般都给我们初始化好了机器人的位置(xyz轴坐标),我现在想修改这个初始化坐标,应该在哪里进行修改呢?

                  • 古月

                    古月 回复

                    @kaojipai 这个是和坐标系有关系的,修改rviz的fixed frame,界面中显示的是机器人在该坐标系下的位置。

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      Dosh 回复

      @小叮叮叮2333 请问你的问题解决没?我也出现了:ERROR: cannot launch node of type [controller_manager/spawner]: can't locate node [spawner] in package [controller_manager]?

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    葛维 回复

    古月老师,您好!
    我想请问一个有关于UR5机械臂在Gazebo中/joint_states话题的速度信息不对的问题。我先launch了ur5的gazebo仿真环境,然后打开moveit,用moveit控制gazebo中的ur5运动,ur5确实运动了,此时我订阅/joint_states话题,其中的速度信息几乎全部接近于0,最大也就0.01的样子。如果我对baxter在Gazebo中进行同样的操作,其中的速度信息看起来是正确的,因为有比如1.5rad/s这样的值。请问您知道问题出在哪部分么?
    我在GitHub上有对这个问题更详细的描述,具体见:https://github.com/ros-industrial/universal_robot/issues/354。
    谢谢古月老师~

    • 古月

      古月 回复

      @葛维 之前我还没注意过这个问题,刚才试了一下,确实是这样的,估计是它关节控制器的问题

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    elosa 回复

    古月老师您好,我想请问一下publisher发布给controller的消息中data的大小有什么含义吗? 是和YAML文件中controller的PID 有什么关系吗?~?
    我按照您的教程操作我自己建立的模型,
    但是不论data的数据如何修改,模型移动的位置都是一样的

    • 古月

      古月 回复

      @elosa 那个data是指关节的目标位置,单位是弧度,和PID没关系

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        elosa 回复

        @古月 感谢古月老师的回答!!那PID的大小设置有什么讲究吗?
        我看到很多地方设置的大小差异很大,参阅了网上的资料,也没有很理解怎样设置PID。
        如果我想在短时间内迅速移动的话,PID的参数会对这个有影响吗?

        • 古月

          古月 回复

          @elosa 仿真环境中的PID影响很小,先用一个别人设置好的参数就行

          • Gravatar 头像

            elosa 回复

            @古月 感谢老师的再一次回复!因为我打算实验一个下落过程的简单模型在空中运动的情况(为了增加在空中的时间,我将重力改为0.1),不大明白为什么关节在移动的过程中,晃动的十分厉害,不晓得要修改一些什么参数才能减小晃动?
            我使用的是发布器和订阅器去发布msg让它移动到相应的角度,但是它达到某一个角度以后,总是又弹回原来的位置;
            初学ROS不太清楚这到底是什么原因导致的?我需要去看一些什么方面的材料呢?

            • 古月

              古月 回复

              @elosa 应该主要是模型的动力学参数,gazebo的参数调整还比较麻烦,需要慢慢尝试找感觉

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                elosa 回复

                @古月 感谢老师回复 我去看看有关动力学参数的设定

      • Gravatar 头像

        elosa 回复

        @古月 我在运行gazebo+ROSPY的时候 一直遇到[ERROR]ROS time moved backwards这样一个错误,在我的rospy内用到了gazebo/reset_simulation 不知道是不是这样的原因呢?

          • Gravatar 头像

            elosa 回复

            @古月 感谢老师一直的回复~此外还有个问题,是否有方法可以获取整个mode/不是某一个link的orientation,我尝试使用 model = rospy.ServiceProxy('/gazebo/get_model_state', GetModelState) 这个service去获取整个模型的状态,但是发现当我旋转整个模型的时候,实际ROS输出的orientation转换的欧拉角和我观察到的整个模型大致的角度不是很一致。

            • 古月

              古月 回复

              @elosa 可以在rviz中显示模型,通过robotmodel和tf显示机器人的状态

              • Gravatar 头像

                elosa 回复

                @古月 好的 我去看看相关的 再次感谢

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        elosa 回复

        @古月 您好,我想问一下,我在创建URDF模型的时候,想要建立一个revolute2(在URDF中没有)可沿两个轴旋转的关节。 我尝试用两个正方形的方片成90度固定,然后分别在每一个方片上连接一个刚体,但是实际效果并不好,在刚体转动过程中,两块方片会卡住刚体使其不能继续移动。很疑惑怎么样能达成这种类似双轴旋转铰链的关节?
        此外,不知道为什么我的模型在gazebo初始化后,一接触地面就会被弹飞。。不知道是什么原因会导致这种情况发生?

        • 古月

          古月 回复

          @elosa 不好意思,类似这样的模型我也不清楚怎样建立。另外gazebo中的问题,应该是物理参数导致的

      • Gravatar 头像

        elosa 回复

        @古月 古月老师您好~我想问一下 有没有什么关节的组合 可以在URDF中代替universal关节(万向关节)?

        • 古月

          古月 回复

          @elosa ROS支持的关节类型如下:
          关节类型 描述
          continuous 旋转关节,可以围绕单轴无限旋转
          revolute 旋转关节,类似于continuous,但是有旋转的角度极限
          prismatic 滑动关节,沿某一轴线移动的关节,带有位置极限
          planar 平面关节,允许在平面正交方向上平移或者旋转
          floating 浮动关节,允许进行平移、旋转运动
          fixed 固定关节,不允许运动的特殊关节

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            elosa 回复

            @古月 谢谢老师的回复!

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      elosa 回复

      @elosa 感谢老师每次的回复~
      我使用publish对机器人的头部和躯干之间的controller发布了一个旋转的msg(data: 1)以后, 头部旋转了1弧度。
      我需要用哪一种方法,获取这个转过的角度呢?(我试着用了gazebo/link_states, 但是只能获取到此刻头部的位置,而不是转过的弧度值?)

      • 古月

        古月 回复

        @elosa 用link_states或joint_states都是实时的状态值,没有单独转过的角度这个状态,需要的话得自己实现,用实时状态减去初始状态

        • Gravatar 头像

          elosa 回复

          @古月 我尝试获取rostopic echo -n 1 /joint_states , 但是有时会报错说没有信息,有时又可以获得反馈,这是为什么呢? 我在程序里使用 rospy.Subscriber('/joint_states', JointState, joint_state_callback) 订阅信息,得到的joint_states的position的信息都是0

          • 古月

            古月 回复

            @elosa 启动joint_states_publisher时可以配置发布频率的,看下频率是不是太慢了。

  12. Gravatar 头像

    小明 回复

    古月大神,我也运行的你给的教程,现在有几个问题请教一下,
    1./rrbot/joint1_position_controller/state/process_value与/rrbot/joint1_position_controller/command/data产生的曲线是什么意思,我的理解是给的期望的位置和实际的位置
    2.这里的PID是什么意思,和电机控制的那个PID有什么区别,我看到ros_cotrol框架图中有两个PID的控制,分别在controller和real robot的embed ded controller,这两个是什么意思,有什么作用
    3.这个教程中我们给与两个位置,使用了位置插补吗?还是只有添加了轨迹控制器才会对moveit计算出来的离散的轨迹点进行插补,这个插补出来的轨迹怎样像教程中rqt_plot进行表示呢(如/rrbot/joint1_position_controller/command/data的形成的轨迹)

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    高颜 回复

    古月老师,您好,我想问您几个关于ros_control的问题:
    (1)首先ros_contrl源码中的测试代码:joint_trajectory_control文件中的test中joint_trajectory.test文件,我运行命令roslaunch joint_trajectory_controller joint_trajectory_controller.test ,在rqt中看不到曲线的变化,位置速度都是一条直线,没有任何变化,是不是要给它传输数据,让rrbot运动,才会产生曲线变化,下面是我运行时的参数:
    [INFO] [WallTime: 1523847071.006477] Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/load_controller
    [INFO] [WallTime: 1523847071.012247] Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/switch_controller
    [INFO] [WallTime: 1523847071.026915] Controller Spawner: Waiting for service controller_manager/unload_controller
    [INFO] [WallTime: 1523847071.029408] Loading controller: rrbot_controller
    [INFO] [WallTime: 1523847071.150892] Controller Spawner: Loaded controllers: rrbot_controller
    [INFO] [WallTime: 1523847071.164634] Started controllers: rrbot_controller

    (2)我在moveit中产生出带有时间轨迹的位置、速度、加速度,怎样将这些数据传给ros_control,产生一条连续的轨迹(插补)。

    • 古月

      古月 回复

      @高颜 1. 当然要动起来才有数据变化了,不动的话都是0
      2. 这个是通过action接口实现的,需要在moveit端配置一个controller,gazebo端也配置一个trajectorycontroller,参考《Mastering ROS for Robotics Programming》

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    灰太狼 回复

    古月大神,请教下,对机械臂硬件的读写用RobotHW的write和read就可以,直接操作这个接口就可以么?是否需要对更上层描述我所需要读写的机械臂进行限制?也就是说我读写不管是PR2还是UR的手臂,是否需要在我写的文件里有对PR2或者UR的描述?还是说根本不需要管是什么机械臂,ros_control已经提供了统一接口?

    • 古月

      古月 回复

      @灰太狼 可以参考这款机器人的实现:https://github.com/hans-robot/cute_robot

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    JKira 回复

    古月老师 你好。我之前用moveit顺利的控制了发那科机器人。现在想用moveit控制另外一台机械臂iARM。这个机械臂不是很主流,相关的ROS驱动并没有找到。请问要怎么通过moveit来控制一个没有驱动的机器手臂。我查了些资料 大概是通过ros_control包来写驱动,moveit通过ros_control写的驱动把规划好的路径发送给机械臂的电机。不知道我这么理解是不是正确的。还有要怎么写相关驱动程序。我找了很多都是gazebo下的模拟。真实的机器人要怎么写驱动呢。有没有相关的教程链接。谢谢。

    • 古月

      古月 回复

      @JKira 1. moveit是做路径规划的,规划出来的路径是一些列路点,然后交给ros_control做进一步的机器人控制,主要是关节插补。是可以用ros_control来完成你需要的功能,需要了解ros_control硬件接口部分的使用方法,可以参考ros_control的wiki教程,可能比较麻烦。
      2. 另外你用的iARM应该有自己的开发接口和驱动吧,如果可以直接将规划得到的路点发给iARM的驱动做控制,就可以跳过ros_control了。

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    xyf 回复

    您好,参照您的文章想用gazebo理解一下ros_control,编译什么的都没问题,运行第一句roslaunch,gazebo也可以正常打开并显示
    但是当运行第二句roslaunch rrbot_control rrbot_control.launch时就会报错:
    [WARN] [1520481780.758243, 0.589000]: Controller Spawner error while taking down controllers: unable to connect to service: [Errno 111] Connection refused
    [rrbot/controller_spawner-1] process has died [pid 14553, exit code 1, cmd /opt/ros/kinetic/lib/controller_manager/spawner joint_state_controller joint1_position_controller joint2_position_controller __name:=controller_spawner......

    之后我先运行第一句roslaunch打开gazebo,再按照后面的手动调用完成controller的加载,运行
    rosservice call /rrbot/controller_manager/load_controller "name: 'joint1_position_controller'",还是会报错:

    ERROR: transport error completing service call: unable to receive data from sender, check sender's logs for details

    之后我开始安装了各种ros_control的包,可是还是不行,不知道这是什么情况,另外ros版本时kinetic

    • 古月

      古月 回复

      @xyf ros-kinetic-ros-controllers安装了么

      • Gravatar 头像

        xyf 回复

        @古月 这个包是安装了的,试了半天,最后好像是urdf有关的包没安装,非常感谢!

  17. Gravatar 头像

    Y-liberal 回复

    古月老师,我的gazebo模型按照上面的步骤运行之后,为什么总是出现Controller Spawner couldn't find the expected controller_manager ROS interface.错误,我试了很多方法都不成功,请教这个错误是怎么发生的,应该怎么消除?

      • Gravatar 头像

        Y-liberal 回复

        @古月 你推荐的这两个我都看过了,然后我也按照他们的方法做了,但还是会出现这个问题。我把官网上的rrbot也下载下来进行调试,发现官网的教程也出现这个问题,我不知道的为什么。我用的是ros-kinetic版本。

        • 古月

          古月 回复

          @Y-liberal 就提示的错误来看,感觉是controller_manager 启动的有问题,我也用过kinetic版本,没出现过这种问题

          • Gravatar 头像

            Y-liberal 回复

            @古月 昨天找了一会,我找到了问题,是因为我的电脑上没有安装ros_control这个包。感谢回复。

              • Gravatar 头像

                ros新手 回复

                @古月 古月师兄,我的问题还没有解决,两个链接我也看了,你有什么建议吗?

                • 古月

                  古月 回复

                  @ros新手 确定一下有没有安装ros_control、ros_controllers这两个包

            • Gravatar 头像

              ros新手 回复

              @Y-liberal 你好,我的还没有解决这个问题,我同样也安装了ros—control,但还是出现和你一样的问题,如果看到的话,可以跟我交流与我联系吗?怎么解决的?邮箱可以交流一下吗?

              • Gravatar 头像

                dsl 回复

                @ros新手 你好,我最近在学习这个,也遇到了这个问题,请问你解决了么?

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        丁圣澜 回复

        @古月 古月老师,我用的ros-indigo,也安装了controll和controllers,但是出现Warn:Controller Spawner couldn't find the expected controller_manager ROS interface. 看来你给的两个参考网址,也没解决问题TAT,我用的官方提供的gazebo_ros_demos的包

        • 古月

          古月 回复

          @丁圣澜 看下这个:https://github.com/ros-controls/ros_control/issues/243

  18. Gravatar 头像

    Y-liberal 回复

    古月老师,请问你文中提到的控制器和抽象层是什么关系?控制器属于硬件吗?

    • 古月

      古月 回复

      @Y-liberal 抽象层是对多种多样的硬件做抽象管理的,控制器针对统一的硬件抽象层做控制,属于软件

  19. Gravatar 头像

    镇华 回复

    您好,古月大神,请问我在运行时候出现了这个错误应该怎么解决
    [urdf_spawner-4] process has died [pid 3582, exit code 1, cmd /home/rzh/catkin_ws/src/gazebo_ros_pkgs/gazebo_ros/scripts/spawn_model -urdf -model rrbot -param robot_description __name:=urdf_spawner __log:=/home/rzh/.ros/log/27ce05ca-b21c-11e7-b98c-3497f62b4981/urdf_spawner-4.log].
    log file: /home/rzh/.ros/log/27ce05ca-b21c-11e7-b98c-3497f62b4981/urdf_spawner-4*.log

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        衬衣 回复

        @古月 请问一下这个环境变量怎么设置?我也出现了类似的问题
        是不是这样:source /usr/share/gazebo-7/setup.sh
        source /opt/ros/kinetic/setup.bash
        source $HOME/catkin_ws/devel/setup.bash
        export GAZEBO_PREFIX=$HOME/catkin_ws/install
        export GAZEBO_RESOURCE_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/share/gazebo-7.0:${GAZEBO_RESOURCE_PATH}
        export GAZEBO_MODEL_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/share/gazebo-7.0/models:${GAZEBO_MODEL_PATH}
        export GAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/lib:${GAZEBO_PREFIX}/lib/x86_64-linux-gnu:${GAZEBO_PLUGIN_PATH}

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        陈遥 回复

        @古月 请问一下这个环境变量怎么设置?我也出现了类似的问题
        是不是这样:source /usr/share/gazebo-7/setup.sh
        source /opt/ros/kinetic/setup.bash
        source $HOME/catkin_ws/devel/setup.bash
        export GAZEBO_PREFIX=$HOME/catkin_ws/install
        export GAZEBO_RESOURCE_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/share/gazebo-7.0:${GAZEBO_RESOURCE_PATH}
        export GAZEBO_MODEL_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/share/gazebo-7.0/models:${GAZEBO_MODEL_PATH}
        export GAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PREFIX}/lib:${GAZEBO_PREFIX}/lib/x86_64-linux-gnu:${GAZEBO_PLUGIN_PATH}

        • 古月

          古月 回复

          @陈遥 这样环境变量应该是设置了,参考一下这个解决办法:https://answers.ros.org/question/188831/urdf-spawner-process-has-died/

  20. Gravatar 头像

    罗西 回复

    您好,我自己的模型在gazebo中打开,好像事碰撞属性有点问题,没法调到正好轮子接触地面,一打开就是翻着的,请问应该怎么样解决?

    • 古月

      古月 回复

      @罗西 如果模型是用三维软件设计的,一般可以在设计软件中计算得到惯性矩阵;如果是简单的URDF模型,可以参考Mastering ROS for Robotics Programming里边两轮小车的设置方法,给一个固定值;还有一种方法是通过公式计算惯性矩阵,可以上网找到规则物体的(长方体,圆柱,球)惯性矩阵计算公式。

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        罗西 回复

        @古月 我的时用三维软件设计的,在gazebo中打开后发现碰撞属性有问题,我直接在xacro文件中改了mass 和 inertia的值,再打开gazebo发现模型全散了 然后没了,不能直接在里面改是吗? 如果我需要改 应该怎么样做

        • 古月

          古月 回复

          @罗西 gazebo是读取的xacro文件中的配置,可以直接在xacro文件中修改。参数设置可能还是有问题,建议先在rviz中看一下机器人的模型,可以控制每个关节运动,测试模型的关节配置是否有问题;如果没有问题的话,再修改物理参数。

          • Gravatar 头像

            罗西 回复

            @古月 您好,我在rviz中打开模型文件报错,报错信息为Fixed Frame
            Fixed Frame [map] does not exist 想请问一下是什么原因?

              • Gravatar 头像

                罗西 回复

                @古月 谢谢,已经解决 但是现在我用 roslaunch xxx display。launch 运行时,模型加载不出来? 还有,我用roscontrol 已经实现单独给每个轮子速度,但是是以命令行的形式发布的,我想把它写成脚本文件来运行,应该参照什么教程呢?

                • 古月

                  古月 回复

                  @罗西 加载的时候看下有没有报错信息;可以参考《Mastering ROS for Robotics Programming》这本书

                  • Gravatar 头像

                    罗西 回复

                    @古月 加载的时候报错信息 [ERROR] [1505985603.016950115, 1.242000000]: Character [.] at element [19] is not valid in Graph Resource Name [joint_limits/joint1.1]. Valid characters are a-z, A-Z, 0-9, / and _.
                    Error [World.cc:1666] Loading model from factory message failed 请问是什么原因导致的?

                    • 古月

                      古月

                      @罗西 好好检查代码,有非法字符

    • Gravatar 头像

      罗西 回复

      @罗西 月哥,你好,因为现在在学习ros,现在学习速度太慢,学着学着不知道该怎么样进行下去,遇到很多问题,想问问最近哪里有没有针对ROS初阶和中阶的培训项目,最好是那种针对具体项目的培训,我想去参加培训,不知道月哥有没有一些好的建议?

      • 古月

        古月 回复

        @罗西 你好,你可以关注一些ros星火计划,会有公开课和进阶课,主要针对ROS实践方面的培训。
        另外建议多看目前已有的英文书籍,先把书中的例程和源码看明白,然后再复用到自己的项目中。

  21. Gravatar 头像

    罗西 回复

    我想问一下,我把这个源文件包直接拷贝到我的 catkin_ws/src文件夹下面,直接运行,报错,我重新编译catkin_make 他也报错,想问一下可能是什么原因 ?

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        罗西 回复

        @古月 CMake Error at /opt/ros/indigo/share/catkin/cmake/catkinConfig.cmake:75 (find_package):
        Could not find a package configuration file provided by "ros_control" with
        any of the following names:

        ros_controlConfig.cmake
        ros_control-config.cmake

        Add the installation prefix of "ros_control" to CMAKE_PREFIX_PATH or set
        "ros_control_DIR" to a directory containing one of the above files. If
        "ros_control" provides a separate development package or SDK, be sure it
        has been installed.
        Call Stack (most recent call first):
        crobot/crobot_control/CMakeLists.txt:7 (find_package)

        -- Configuring incomplete, errors occurred!
        See also "/home/exbot/catkin_ws/build/CMakeFiles/CMakeOutput.log".
        See also "/home/exbot/catkin_ws/build/CMakeFiles/CMakeError.log".
        make: *** [cmake_check_build_system] Error 1
        Invoking "make cmake_check_build_system" failed
        大概是这样

        • Gravatar 头像

          罗西 回复

          @罗西 大概意思是差东西或者有东西没有添加,因为不能放截图,所以就知粘贴了部分报错信息

          • 古月

            古月 回复

            @罗西 ros_control功能包没有安装,使用以下命令安装:
            sudo apt-get install ros-indigo-ros-control

            • Gravatar 头像

              罗西 回复

              @古月 之前安装过的呀,我再安装是这样
              exbot@ubuntu:~$ sudo apt-get install ros-indigo-ros-control
              [sudo] password for exbot:
              正在读取软件包列表... 完成
              正在分析软件包的依赖关系树
              正在读取状态信息... 完成
              ros-indigo-ros-control is already the newest version.
              升级了 0 个软件包,新安装了 0 个软件包,要卸载 0 个软件包,有 1096 个软件包未被升级。
              N: Ignoring file 'gazebo' in directory '/etc/apt/sources.list.d/' as it has no filename extension
              N: Ignoring file 'gazebo' in directory '/etc/apt/sources.list.d/' as it has no filename extension

              • 古月

                古月 回复

                @罗西 那可能就是环境变量的问题了,编译报错是找不到这个包

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                  罗西 回复

                  @古月 您好,我把文中rrbot文件下载后运行 rostopic pub -1 /rrbot/joint2_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 1.0" 该命令运行完后,机械臂没动 exbot@ubuntu:~$ rostopic pub -1 /rrbot/joint2_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 1.0"
                  publishing and latching message for 3.0 seconds
                  想问一下是什么原因。

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                    罗西 回复

                    @罗西 刚看了一下没有错误 是对的 我想问一下他那个最后一个参数1.0 是表示什么 想让他一直动应该怎么用?

                    • 古月

                      古月

                      @罗西 -1代表只发送一次,如果要一直发送,需要加-r 10,10代表10hz,可以根据需要设置

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                      罗西

                      @罗西 想让机械臂一直动,rostopic 应该怎么样加在上面,我试着改了一下,发现不对?

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                王子博 回复

                @罗西 你好,想问一下,你这个问题解决了吗?如果解决了是怎么解决的,方便说一下吗?谢谢

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                王先生 回复

                @罗西 你好,想问一下,你这个问题解决了吗?如果解决了是怎么解决的,方便说一下吗?谢谢

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            罗西 回复

            @罗西 rostopic pub -r 10 /rrbot/joint2_position_controller/command std_msgs/Float64 "data: 3.0"

            我发布这个rostopic 界面就停住了 也不知道啥情况,请问是什么原因?

            • 古月

              古月 回复

              @罗西 这个topic是让机械臂的joint2运动到3的位置,运动到后就会停止

                  • Gravatar 头像

                    罗西 回复

                    @古月 不好意思 我打错了,我是想问,想让机械臂不停的运动(一直运动),这个rostopic 应该怎么样发布?

                    • 古月

                      古月

                      @罗西 这个命令没办法让机械臂一直运动,机械臂运动到设定的位置就停止了,要一直运动需要写个节点,到达设定目标后发送下一个目标位置

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                      罗西

                      @罗西 非常感谢您的解答 如果采用速度控制模式的话,给关节速度,应该就可以一直动了吧

    • 古月

      古月 回复

      @罗西 使用速度控制可以让机器人以指定速度运动,到达限位或者接到停止命令时才停止

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    海漩涡 回复

    请问下,能实现给关节发送速度吗,因为这个例子是发送位置的。

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    云天 回复

    有点疑问, 硬件的read, write 接口在哪实现呢? 谢谢解答

    • 古月

      古月 回复

      @云天 接口定义在:https://github.com/ros-controls/ros_control/blob/kinetic-devel/hardware_interface/include/hardware_interface/robot_hw.h
      根据自己使用的机器人,需要继承这个类自己实现相应的write和read

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        云天 回复

        @古月 谢谢! 另外还有一个疑问, 假设机器上是有3个joint,但两个是主动节点, 另一个是被动结点, 也就是它的角度是由前面两个决定的(机械限制), 那么在joint_state_controller是发布三个结点的状态还是两个主动的结点? 还有就是被动结点和主动节点的关系在哪里体现呢?也就是C=A+B, 这个在哪里实现?

        • 古月

          古月 回复

          @云天 这种结构我没试过,不是很清楚,应该是发布两个节点,主动和被动需要在URDF中设置

  24. Gravatar 头像

    海漩涡 回复

    月哥又出新文章了
    而且正是我现在需要弄明白的,好好学习下
    thank

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