MoveIt编程实现关节空间机械臂运动(逆运动学)

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2020年11月16日 10时33分

具体介绍见就上一篇文章:《MoveIt简单编程实现机械臂运动(正运动学)》

 

使用的是probot机械臂模型,还是在关节空间下。首先看一下逆运动学规划的例程,逆运动学规划简单的说就是直接给机械臂末端机构需要到达目标的位置,由系统求出逆解之后进行路径规划,从而实现的机械臂运动。

 

运行例程:

 

roslaunch probot_anno_moveit_config demo.launch

 

rosrun probot_demo moveit_ik_demo.py

 

微信图片_20201111225737            微信图片_20201111225742

 

Python版本源码以及解析 :

 

import rospy, sys
import moveit_commander
from geometry_msgs.msg import PoseStamped, Pose
 
 
class MoveItIkDemo:
    def __init__(self):
 
        # 初始化move_group的API
        moveit_commander.roscpp_initialize(sys.argv)
        
        # 初始化ROS节点
        rospy.init_node('moveit_ik_demo')
                
        # 初始化需要使用move group控制的机械臂中的arm group
        arm = moveit_commander.MoveGroupCommander('manipulator')
                
        # 获取终端link的名称,这个在setup assistant中设置过了
        end_effector_link = arm.get_end_effector_link()
                        
        # 设置目标位置所使用的参考坐标系
        reference_frame = 'base_link'
        arm.set_pose_reference_frame(reference_frame)
                
        # 当运动规划失败后,允许重新规划
        arm.allow_replanning(True)
        
        # 设置位置(单位:米)和姿态(单位:弧度)的允许误差
        arm.set_goal_position_tolerance(0.001)
        arm.set_goal_orientation_tolerance(0.01)
       
        # 设置允许的最大速度和加速度
        arm.set_max_acceleration_scaling_factor(0.5)
        arm.set_max_velocity_scaling_factor(0.5)
 
        # 控制机械臂先回到初始化位置
        arm.set_named_target('home')
        arm.go()
        rospy.sleep(1)
               
        # 设置机械臂工作空间中的目标位姿,位置使用x、y、z坐标描述,
        # 姿态使用四元数描述,基于base_link坐标系
        target_pose = PoseStamped()
        #参考坐标系,前面设置了
        target_pose.header.frame_id = reference_frame
        target_pose.header.stamp = rospy.Time.now() #时间戳?
        #末端位置   
        target_pose.pose.position.x = 0.2593
        target_pose.pose.position.y = 0.0636
        target_pose.pose.position.z = 0.1787
        #末端姿态,四元数
        target_pose.pose.orientation.x = 0.70692
        target_pose.pose.orientation.y = 0.0
        target_pose.pose.orientation.z = 0.0
        target_pose.pose.orientation.w = 0.70729
        
        # 设置机器臂当前的状态作为运动初始状态
        arm.set_start_state_to_current_state()
        
        # 设置机械臂终端运动的目标位姿
        arm.set_pose_target(target_pose, end_effector_link)
        
        # 规划运动路径,返回虚影的效果
        traj = arm.plan()
        
        # 按照规划的运动路径控制机械臂运动
        arm.execute(traj)
        rospy.sleep(1)  #执行完成后休息1s
 
        # 控制机械臂回到初始化位置
        arm.set_named_target('home')
        arm.go()
 
        # 关闭并退出moveit
        moveit_commander.roscpp_shutdown()
        moveit_commander.os._exit(0)
 
if __name__ == "__main__":
    MoveItIkDemo()

 

C++版源码以及解析 :

 

#include <string>
#include <ros/ros.h>
#include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>
 
int main(int argc, char **argv)
{
    //初始化节点
    ros::init(argc, argv, "moveit_fk_demo");
    //多线程
    ros::AsyncSpinner spinner(1);
    //开启线程
    spinner.start();
 
    //初始化需要使用move group控制的机械臂中的arm group
    moveit::planning_interface::MoveGroupInterface arm("manipulator");
 
    //获取终端link的名称
    std::string end_effector_link = arm.getEndEffectorLink();
 
    //设置目标位置所使用的参考坐标系
    std::string reference_frame = "base_link";
    arm.setPoseReferenceFrame(reference_frame);
 
    //当运动规划失败后,允许重新规划
    arm.allowReplanning(true);
 
    //设置位置(单位:米)和姿态(单位:弧度)的允许误差
    arm.setGoalPositionTolerance(0.001);
    arm.setGoalOrientationTolerance(0.01);
 
    //设置允许的最大速度和加速度
    arm.setMaxAccelerationScalingFactor(0.2);
    arm.setMaxVelocityScalingFactor(0.2);
 
    // 控制机械臂先回到初始化位置
    arm.setNamedTarget("home");
    arm.move(); //规划+运动
    sleep(1); //停1s钟
 
    // 设置机器人终端的目标位置
    geometry_msgs::Pose target_pose;
    //四元数,设置末端姿态
    target_pose.orientation.x = 0.70692;
    target_pose.orientation.y = 0.0;
    target_pose.orientation.z = 0.0;
    target_pose.orientation.w = 0.70729;
    //设置末端位置
    target_pose.position.x = 0.2593;
    target_pose.position.y = 0.0636;
    target_pose.position.z = 0.1787;
 
    // 设置机器臂当前的状态作为运动初始状态
    arm.setStartStateToCurrentState();
    // 将目标位姿写入
    arm.setPoseTarget(target_pose);
 
    // 进行运动规划,计算机器人移动到目标的运动轨迹,此时只是计算出轨迹,并不会控制机械臂运动
    moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan plan;
    moveit::planning_interface::MoveItErrorCode success = arm.plan(plan);
 
    //输出成功与否的信息
    ROS_INFO("Plan (pose goal) %s",success?"":"FAILED");   
 
    //让机械臂按照规划的轨迹开始运动
    if(success)
      arm.execute(plan);
    sleep(1);
 
    // 控制机械臂先回到初始化位置
    arm.setNamedTarget("home");
    arm.move();
    sleep(1);
 
    ros::shutdown(); 
 
    return 0;
}

 

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