Bras robotique ROS MoveIt : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Ce sera une série d'articles sur la fabrication d'un bras robotique contrôlé avec ROS (Robotic Operating System) et MoveIt. Si vous aimez la robotique, ROS est un excellent cadre qui vous aidera à construire de meilleurs robots plus rapidement. Il vous permet de réutiliser des packages pour différents systèmes robotiques (vision par ordinateur, cinématique, planification de trajectoire, SLAM, etc.) créés par d'autres personnes. ROS est génial, mais malheureusement, il a une courbe d'apprentissage abrupte.

Ce tutoriel est donc un guide étape par étape pour créer votre premier bras robotique avec planification de mouvement, destiné aux niveaux débutants supérieurs et intermédiaires. Je suppose que vous n'avez aucune connaissance de ROS, mais que vous avez des connaissances de base en Linux et Python, des compétences en programmation Arduino.

Étape 1: Préparez votre environnement

Mon environnement de développement est Ubuntu 16.04 LTS exécuté dans une Virtual Box (machine hôte Windows 10). Si vous voulez exécuter Ubuntu sur VM, c'est bien, je peux confirmer que ROS Kinetic fonctionne, mais avec quelques bizarreries (notamment l'accélération 3D et la prise en charge USB). Si vous avez une installation Ubuntu régulière, cela fonctionnerait mieux.

Remarque: vous pouvez installer ROS sur Raspberry Pi, mais malheureusement il n'est pas assez puissant pour exécuter les simulations dans Rviz, sans parler de Gazebo.

1) Installez ROS Kinetic. Suivez ce guide pour savoir comment installer ROS Kinetic sur Ubuntu 16.04.

2) Installez MoveIt. Déplacez-le ! est un package pour ROS pour la manipulation mobile, c'est-à-dire les bras robotiques.

3) Vérifiez si tout fonctionne. Courir

roslaunch panda_moveit_config demo.launch rviz_tutorial:=true

si vous le souhaitez, suivez le didacticiel de base de moveit

4) Vous devrez également installer le package urdf_tutorial, nous l'utiliserons pour visualiser notre travail en cours.

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

Étape 2: Créer un fichier Urdf

Si vous avez suivi le didacticiel de démarrage rapide de MoveIt, vous devriez avoir créé un espace de travail catkin dans votre répertoire personnel (le nom de l'espace de travail peut être différent, la valeur par défaut du didacticiel moveit est ws_moveit). Accédez à ~ws_moveit/src et clonez mon référentiel github là-bas.

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

Si vous utilisez le même bras robotique que moi ou si vous souhaitez simplement vous entraîner, vous pouvez laisser le fichier urdf inchangé, sinon vous devrez le modifier pour qu'il corresponde au modèle de bras que vous avez.

Voici une brève explication du fichier urdf, en regardant mon exemple et le modèle de robot dans rviz vous aidera à mieux le comprendre et à postuler pour écrire votre propre fichier urdf

les liens sont les parties du robot, comme un poignet ou une plate-forme. Ils ont les propriétés suivantes:

utilisé pour la représentation visuelle dans rviz et belvédère. Utilise des maillages de haute qualité

utilisé pour la vérification des collisions lors de la planification du chemin. Il est recommandé d'utiliser des maillages de mauvaise qualité, mais pour le tutoriel, j'utilise le même que pour le visuel.

les joints en urdf sont des connexions entre des liens qui décrivent comment ils sont positionnés les uns par rapport aux autres et comment ils se déplacent. Ils ont les propriétés suivantes:

le sens de rotation de l'articulation (le long de l'axe x, y ou z)

degré minimum et maximum du joint en radians. Applicable uniquement aux joints de type "revolute" (les joints "continus" n'ont pas de limites, car ils tournent en continu)

la position du joint par rapport à l'origine

décrit les deux liens qui sont connectés à l'articulation

Si vous utilisez le même bras robotique que moi, vous devrez copier les maillages 3D du bras dans le dossier du package urdf_tutorial. Faites-le avec cette commande

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

Si vous utilisez vos propres maillages, assurez-vous qu'ils sont centrés autour de l'origine (xyz 000 dans votre logiciel de modélisation 3D préféré) avant de les exporter au format stl binaire (!).

Vous pouvez maintenant lancer rviz pour visualiser les résultats avec cette commande

roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=arm.urdf

(lancez-le depuis le dossier avec le fichier urdf que vous venez de créer)

Vérifiez les articulations et les maillons, assurez-vous qu'ils tournent et qu'ils sont positionnés exactement comme ils sont censés le faire. Si tout va bien, passez à l'étape suivante.

Étape 3: Créer une configuration de robot avec MoveIt Setup Assistant

Maintenant, lorsque votre fichier urdf est prêt, il est temps de le convertir en package de configuration de robot.

Lancez MoveIt Setup Assistant avec la commande suivante

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

Le processus est très bien décrit dans le tutoriel officiel MoveIt, que vous pouvez trouver ici

Après avoir créé le package de configuration, accédez à votre dossier d'espace de travail catkin et exécutez

faire des chatons

pour construire le paquet. Vous pouvez maintenant le lancer avec la commande suivante

roslaunch my_arm_xacro demo.launch rviz_tutorial:=true

où vous devrez remplacer "my_arm_xacro" par le nom de votre package.

Étape 4: terminé

Si vous avez lancé avec succès le package, vous verrez votre modèle de robot avec des marqueurs interactifs. Vous pourrez le contrôler en simulation, en utilisant les marqueurs, puis appuyez sur "Planifier et exécuter" pour que le solveur cinématique trouve le bon chemin vers l'état souhaité.

C'était la première étape, nous avons créé un modèle de notre bras robotique et pouvons exploiter la puissance de ROS pour calculer et exécuter le mouvement dans la simulation ! Prochaine étape - faites-le avec le vrai robot, pour cela nous devrons écrire un simple contrôleur de robot…