ROS中阶笔记（十）：ROS机器人综合应用

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#ROS #Ubuntu #linux #TurtleBot3

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本文详细介绍了ROS（机器人操作系统）中几种主流机器人平台的应用实践，包括PR2、TurtleBot、Universal Robots（UR）、HRMRP及KungfuArm等。涵盖了从安装配置到具体功能实现的全过程，如SLAM建图、自主导航、机械臂控制等。

ROS中阶笔记（十）：ROS机器人综合应用

1 ROS机器人综合应用

PR2：造就了ROS的机器人平台，完全基于ROS开发，功能丰富、强大；
TurtleBot：ROS社区中最流行的高性价比机器人平台，前后共发布三代；
Universal Robot：工业领域的协作工业机器人定义者；
HRMRP：基于ARM+FPGA的异构实时移动机器人平台，可以实现SLAM、导航、图像处理、多机器人协作等功能；
Kungfu Arm：基于ROS-I框架的机械臂控制系统，集成了机器视觉、语音、灵巧手等丰富的传感器和执行器。

1.1 PR2

PR2,Personal Robot2

Willow Garage公司设计；
两条手臂，每条手臂七个关节，手臂未端是一个可以张合的夹爪；
依靠底部的四个轮子移动；
在头部、胸部、肘部、夹爪上分别安装有高分辨率摄像头、激光测距仪、惯性测量单元、触觉传感器等；
底部有两台八核电脑作为机器人各硬件的控制和通信中枢，并且都安装了Ubuntu和ROS系统。

1.2 PR2实践

1、安装PR2功能包

$ sudo apt-get install ros-kinetic-pr2-*                         # 安装PR2功能包

2、启动Gazebo仿真

$ roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch                   # 启动Gazebo仿真

3、在仿真环境中添加障碍物模型，并使用rviz显示PR2的传感器信息

rosrun rviz rviz

4、键盘控制

$ roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch

在控制PR2移动时，rviz中的Fixed Frame需要修改为odom_combined

5、启动SLAM建图

$ roslaunch PR2 pr2_build_map.launch
$ roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch

6、机械臂控制

$ roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch
$ roslaunch pr2_teleop_ general pr2 teleop_ general_ keyboard.launch

7、机械臂Movelt！控制

$ git clone https://github.com/davetcoleman/pr2_moveit_config.git
$ catkin_make
$ roslaunch pr2_moveit_config demo.launch

8、Movelt！+gazebo控制

$ roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch
$ roslaunch pr2_moveit_config move_group.launch 
$ roslaunch pr2_moveit_config moveit_rviz.launch

1.3 TurtleBot

ROS中最为重要、资源最为丰富的机器人之一；
给入门级的机器人爱好者提供一个基础平台；
可以直接使用TurtleBot自带的软硬件，专注于应用程序的开发；
它伴随ROS一同成长，一直都作为ROS开发前沿的机器人。

1.3.1 TurtleBot2实践

1、安装Turtlebot功能包

$ sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot-*

2、启动仿真环境

# 先设置仿真环境的地图，通过环境变量的形式做启动的；
$ export TURTLEBOT_GAZEBO_WORLD_FILE=
"/opt/ros/kinetic/share/turtlebot_gazebo/worlds/playground.world"

$ roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_world.launch

$ rosrun rviz rviz     # 使用rviz显示Turtlebot的传感器信息

3、键盘控制

$ roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch

4、SLAM建图

$ export TURTLEBOT_GAZEBO_WORLD_FILE="/opt/ros/kinetic/share/turtlebot_gazebo/worlds/playground.world"

$ roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_world.launch 
$ roslaunch turtlebot_gazebo gmapping_demo.launch 
$ roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_navigation.launch
$ roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch

5、自主导航

# 构建好地图之后，保存地图
$ roslaunch turtlebot_ gazebo amcl_demo.launch map_file:=/home/hcx/turtlebot_ test_map.yaml

# 在保存的地图上完成导航
$ roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_navigation.launch

1.3.2 TurtleBot3实践

1、安装Turtlebot3功能包

$ sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot3-*

TurtleBot 3目前有两种模型：burger和Waffle，启动之前必须通过环境变量的方式设置所需要的模型，这里选择burger。

2、启动仿真环境

# 需要联网加载
$ export TURTLEBOT3_MODEL=burger        
$ roslaunch turtlebot3_gazebo_ros turtlebot3_world.launch

3、SLAM建图

$ roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch
$ rosrun turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key

1.4 UR

Universal Robots，优傲机器人

一家引领协作机器人全新细分市场的先驱企业
关注机器人的用户可操作性和灵活度
安全度高、无需安全围栏、编程简单、灵活度高
UR5，自重18公斤，负载高达5公斤，工作半径85cm
UR3，自重11公斤，有效负载3公斤，所有腕关节均可360度旋转，未端关节可作无限旋转。
UR10的有效负载为10公斤，工作半径130cm。

1.5 UR实践

1、安装UR功能包

$ sudo apt-get install ros-kinetic-universal-robot

2、启动仿真环境

$ roslaunch ur_gazebo ur5.launch

3、Movelt!+gazebo

$ roslaunch ur5_moveit_config ur5_moveit_planning_execution.launch sim:=true
$ roslaunch ur5_moveit_config moveit_rviz.launch config:=true

*终端查看规划的轨迹可使用如下命令：

$ rostopic echo /arm_controller/follow_joint_trajectory/goal

2 构建综合机器人平台

$ sudo apt-get install ros-kinetic-velodyne-simulator
$ sudo apt-get install ros-kinetic-hector-gazebo-plugins
$ sudo apt-get install ros-kinetic-pcl-conversions ros-kinetic-pointcloud-
to-laserscan
$ catkin_make

2.1 mbot pro

1、模型显示

$ roslaunch mbot_description display_mbot_pro_xacro.launch

2、仿真环境

$ roslaunch mbot_gazebo view_mbot_pro_with_laser_kinect_gazebo.launch

3、物体跟踪

$ roslaunch mbot_gazebo view_mbot_pro_with_laser_kinect_gazebo.launch 
$ roslaunch mbot_follower follower_bringup_nodelet.launch

2.2 marm pro

1、模型显示

$ roslaunch marm_description view_arm.launch

2、仿真环境

$ roslaunch marm_gazebo arm_world.launch

3、Movelt！视觉集成

$ roslaunch marm_gazebo arm_bringup_moveit.launch

2.3 mbot+marm

1、模型显示

$ roslaunch marm_description view_mbot_with_arm.launch

$ roslaunch marm_description view_mbot_with_arm_kinect.launch

2、Movelt！控制

$ roslaunch mbot_with_arm_moveit_config demo.launch

3、gazebo仿真

$ roslaunch marm_gazebo mbot_with_arm_world.launch

4、Movelt！+gazebo控制

$ roslaunch marm_gazebo mbot_with_arm_bringup_moveit.launch