遨博协作机器人ROS开发 - 机械臂自主避障

目录

一、简介

二、环境版本

三、学习目标

 五、任务实施

六、任务拓展

七、课堂小结

八、课后练习

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一、简介

大家好，欢迎关注遨博学院带来的系列技术分享文章（协作机器人ROS开发），今天我们来学习一下“机械臂自主避障”。

二、环境版本

• 主机系统版本：Windwos10 64位
• 处理器型号：Intel-i7
• 虚拟机版本：VMware Workstation 16 Pro
• 虚拟机系统：Ubuntu 18.04.6 LTS
• ROS版本：Melodic

三、学习目标

 四、知识储备

下面开始介绍本节内容的知识点：

1.添加障碍物的方法

在MoveIt!中，可以添加虚拟障碍物，机械臂在规划时即可主动避障进行规划路径，使用这种方法，可以将机器人在真实物理空间的障碍物进行建模，并导入ROS的虚拟空间，这样在进行真实控制时，MoveIt!可以规划防止碰撞的路径。

在MoveIt!中具有一个规划场景监听器的模块结构，可以用来检测机器人场景中是否存在障碍物。障碍物有几种方式可以告诉监听器：

（1）通过RViz界面的形式添加；

（2）通过程序（C++/Python）编程进行添加；

（3）通过机器人的外部传感器，例如通过realsense深度相机实时检测到的信息加入到场景中。

本节主要介绍前两种方法的使用。

 2.RViz中添加障碍物

（1）如下图所示，在Planing选项卡中，将Goal State选择到home，并点击Plan & Execute按钮，等待机械臂运动到初始位姿。

（2）如下图所示，选择Scene Objects选项卡，在下拉列表中选择用来添加的物体，可以添加已有模型或者自行使用SolidWorks构建的模型，这里选择Box障碍物，然后点击绿色加号按钮，即可在Current Sense Objects列表中看到增加的障碍物，并且在右侧三维可视化窗口也可以看到绿色障碍物。

（3）如下图所示，通过拖拽右侧绿色障碍物的红绿蓝三维箭头坐标，可以将障碍物拖拽到下图的位置，这里的位置不是固定的，为了方便观察现象，放置到机械臂末端的下方，并点击publish按钮。

（4）如下图所示，选择Planning选项卡，在右侧三维界面拖拽机械臂末端蓝色小球到障碍物下方，并且不能使机械臂碰到障碍物，如果碰到障碍物，机械臂会变为红色。

（5）如下图所示，在Planning选项卡中，选择Plan & Execute按钮，开始规划路径并运动，机械臂即可自主避障进行路径规划。

 3.Python程序添加障碍物

分别在两个终端输入如下指令，启动MoveIt!并运行自主避障的Python程序，如下图所示，可以在MoveIt!界面中，看到机械臂会先回到初始位姿，然后末端增加一个圆柱形物体，模拟抓取物体完成，并在空间中新增一个绿色的桌子，用来模拟障碍物，机器人运动到指定位置和返回的过程中会计算轨迹，避免机械臂和抓取的物体碰撞到桌子。

 五、任务实施

接下来，我们来看下在RViz中添加障碍物与编程添加障碍物两种方式的自主避障演示

遨博协作机器人ROS开发 - 机械臂自主避障

六、任务拓展

导入自定义障碍物模型

通过RViz界面操作与编程两种方式，导入在SolidWorks中绘制的自定义复杂障碍物模型，观察自主避障的效果。

七、课堂小结

下面我们进行课堂小结：

MoveIt!运动规划能够完成自主避障功能，可以通过RViz图形化界面与编程的方式实现，在真实开发中，可以放置与真实环境相同的障碍物，避免真实机械臂发生碰撞。

八、课后练习

最后给大家布置一道课后习题

通过编程的方式实现向RViz中添加障碍物，包括抓取台、放置台、被抓物体，实现机械臂物体抓取、运输、放置的全过程。

 在接下来的ROS课程中，我们会讲解遨博机械臂复杂轨迹规划，欢迎持续关注。