【MoveIt 2】直接通过 C++ API 使用 MoveIt : 时间参数化

MoveIt 目前主要是一个运动学运动规划框架 - 它规划关节或末端执行器的位置,但不规划速度或加速度。然而,MoveIt 确实利用后处理对运动学轨迹进行时间参数化,以获得速度和加速度值。下面我们解释了 MoveIt 这一部分涉及的设置和组件。

 速度控制 

 从文件 

默认情况下,MoveIt 将关节轨迹的关节速度和加速度限制设置为机器人 URDF 或 joint_limits.yaml 中允许的默认值。 joint_limits.yaml 是从设置助手生成的,最初是 URDF 中值的精确副本。然后,用户可以根据需要修改这些值,使其小于原始 URDF 值。如果需要特殊约束,可以使用键 max_position, min_position, max_velocity, max_acceleration, max_jerk 更改特定关节属性。可以使用键 has_velocity_limits, has_acceleration_limits, has_jerk_limits 打开或关闭关节限制。

 在运行时 

参数化运动轨迹的速度也可以在运行时修改为配置值中设置的最大速度和加速度的一部分,范围为 0-1 之间的值。要在每个运动计划的基础上更改速度,可以按照 MotionPlanRequest.msg 中描述的设置两个缩放因子。在 MoveIt MotionPlanning RViz 插件中也可以使用微调框来设置这两个因子。

时间参数化算法 

MoveIt 可以支持不同的算法来对运动轨迹进行后处理,以添加时间戳和速度/加速度值。目前,MoveIt 中只有一个选项:

### 使用MoveIt2中的`move_group`接口进行C++开发 #### 初始化设置 为了使用 `move_group_interface` 进行操作,需要先初始化 ROS 2 节点并创建一个 `MoveGroupInterface` 对象。这一步骤确保了可以访问机器人模型以及配置文件中定义的各种参数[^1]。 ```cpp #include <rclcpp/rclcpp.hpp> #include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h> int main(int argc, char **argv) { rclcpp::init(argc, argv); // 创建ROS节点 auto node = std::make_shared<rclcpp::Node>("move_group_interface_tutorial"); // 实例化MoveGroupInterface对象 moveit::planning_interface::MoveGroupInterface move_group(node, "panda_arm"); ... } ``` #### 计划路径 通过调用 `plan()` 方法可以让 MoveIt 自动生成一条从当前位置到目标位置的安全路径。此过程涉及复杂的碰撞检测和优化算法以找到最优解[^2]。 ```cpp // 定义姿态目标 geometry_msgs::msg::Pose target_pose; target_pose.orientation.w = 1.0; target_pose.position.x = 0.28; target_pose.position.y = -0.7; target_pose.position.z = 1.0; // 设置目标姿态作为末端执行器的目标 move_group.setPoseTarget(target_pose); // 请求规划动作序列 moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan my_plan; bool success = (move_group.plan(my_plan) == moveit::core::MoveItErrorCode::SUCCESS); RCLCPP_INFO(LOGGER, "Planning %s!", success ? "success" : "failed"); ``` #### 执行计划 一旦成功获得了有效的运动方案,则可以通过 `execute()` 函数让实际硬件按照预定轨迹运行;如果是在仿真环境中测试的话则会模拟该过程。 ```cpp if(success){ bool executed_successfully = (move_group.execute(my_plan) == moveit::core::MoveItErrorCode::SUCCESS); RCLCPP_INFO(LOGGER, "Execution %s", executed_successfully ? "successful!" : "failed!"); } else { RCLCPP_ERROR(LOGGER,"Failed to plan path."); } ``` #### 处理多线程环境下的潜在问题 当涉及到异步回调或其他并发编程模式时需要注意避免因资源竞争而引发的死锁现象。对于某些特定场景可能还需要额外处理来防止程序长时间阻塞于等待响应的状态之中[^3]。 ```cpp auto future_result = move_group.asyncExecute(); std::future_status status = future_result.wait_for(std::chrono::seconds(5)); if(status != std::future_status::ready){ RCLCPP_WARN(LOGGER,"Timeout reached while waiting for execution result."); }else{ RCLCPP_INFO(LOGGER,"Action completed successfully."); } ```
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