Gazebo+tf 跟踪机械臂末端轨迹

本文详细介绍了如何在Gazebo环境中,针对Kinova Mico机械臂,通过创建`mico_tf_listener.py`节点来监听并发布末端执行器的位置和角度信息。首先在kinova_gazebo的nodes目录下创建文件,接着编写Python脚本,并通过查看tf框架确定机械臂末端frame。修改launch文件将新节点加入,运行后可以从`/end_effector_pos`话题获取末端位置数据。

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本文以Kinova Mico 机械臂为例,示例如何跟踪gazebo中机械臂末端(end-effector)的位置。

1. 在kinova_gazebo中建立nodes文件夹 (如果已经存在该文件夹则跳过)

2. 在nodes文件夹下建立文件:mico_tf_listener.py, 复制下面code,粘贴到该文件中

#!/usr/bin/env python
import rospy
import tf2_ros
import geometry_msgs.msg
rospy.init_node('mico_tf_listener')

# create a tf2_ros type buffer
tfBuffer = tf2_ros.Buffer()
# create a TF2 transform listener object. Save data into tfBuffer
listener = tf2_ros.TransformListener(tfBuffer)
end_effector_pos = rospy.Publisher('/end_effector_pos', geometry_msgs.msg.TransformStamped, queue_size=1)

rate = rospy.Rate(100) # rate at 1 hz

while not rospy.is_shutdown():

    try:
        # Get last ( Time(0) )transform from the world frame to frame m1n6s200_end_effector
        frame_info = tfBuffer.lookup_transform('world', 'm1n6s200_end_effector', rospy.Time(0))
        # print ("end-effector print out",frame_info)
        cmd = geometry_msgs.msg.TransformStamped()
      
### UR机械圆弧轨迹规划与绘制方法 #### 使用MoveIt C++ API 实现圆弧轨迹规划 为了实现UR机械的圆弧轨迹规划,可以利用MoveIt库中的C++接口来定义和执行复杂的运动路径。通过设置一系列中间点位姿,能够精确控制机械沿所需圆弧移动[^2]。 ```cpp // 创建一个向量用于存储路点 std::vector<geometry_msgs::Pose> waypoints; waypoints.push_back(start_pose); // 起始位置 for (double t = 0; t < M_PI * 2; t += M_PI / 4) { geometry_msgs::Pose target_pose = start_pose; // 计算当前时刻t对应的坐标偏移量dx, dy, dz double dx = radius * cos(t); double dy = radius * sin(t); tf2::Quaternion q; q.setRPY(0, 0, angle_offset + t); // 更新目标姿态的位置分量 target_pose.position.x += dx; target_pose.position.y += dy; target_pose.orientation = tf2::toMsg(q.normalized()); waypoints.push_back(target_pose); } ``` 此代码片段展示了如何构建一条由多个离散点组成的平滑曲线,在实际应用中可以根据具体需求调整参数如半径`radius`, 初始角度`angle_offset`等以适应不同形状大小的圆形轨道。 #### Gazebo环境下的物理仿真验证 当完成了上述理论上的路径规划之后,则可以在Gazebo模拟环境中进一步检验其可行性。启动相应的launch文件后,观察终端输出日志确认是否成功接收指令并完成动作序列[^4]: ```bash roslaunch ur_gazebo move_group_interface_ur10.launch ``` 如果一切正常的话,应该可以看到类似于下面这样的提示信息表明已经准备好接受来自客户端发送过来的任务请求,并且可视化显示所制定的第一条计划(即Cartesian Path),最终达到预期效果——画出完整的圆周轮廓。 #### MATLAB工具箱辅助分析 除了编程手段外,MATLAB也提供了强大的功能帮助研究者们更好地理解和优化整个过程。例如加载预设好的模型实例可以直接查看内部结构以及各部分之间的相互关系;借助内置函数还可以方便快捷地获取到有关关节变量随时间变化的趋势图表,从而为进一步改进算法提供依据[^3]。 ```matlab open_system('TrajectoryPlanning_Harness'); open_system('TrajectoryPlanning_Harness/Planner Subsystem'); ``` 以上命令行可用来打开指定名称的空间轨迹规划器模块以便于后续操作处理。
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