Moveit 避障路径规划 demo

本文展示了如何使用ROS MoveIt!库在C++中为机器人手臂实现无障碍动作,并通过规划场景管理添加和移除碰撞物体以实现避障。代码演示了如何创建规划场景、添加障碍物、执行避障运动及清理障碍的过程。
#include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>
#include <moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.h>
#include <moveit_msgs/CollisionObject.h>


int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "full_demo");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::AsyncSpinner spin(1);
    spin.start();

    //    创建运动规划的情景,等待创建完成
    ros::Publisher planning_scene_diff_publisher = nh.advertise<moveit_msgs::PlanningScene>("planning_scene", 1);
    ros::WallDuration sleep_t(0.5);
    while (planning_scene_diff_publisher.getNumSubscribers() < 1)
    {
        sleep_t.sleep();
    }

    moveit::planning_interface::MoveGroupInterface arm("arm");
    //无障碍的动作
    std::vector<double> joints={0.7,-1.57,0,0,0};
    arm.setJointValueTarget(joints);
    moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan my_plan;
    moveit::planning_interface::MoveItErrorCode success = arm.plan(my_plan);
    if(success) {
       
### 使用 MoveIt 进行机械臂路径规划的方法和教程 MoveIt 是一个功能强大的开源库,广泛用于机器人路径规划、运动学求解、避障以及可视化等任务。在机械臂的应用中,MoveIt 提供了完整的工具链来实现从路径规划到轨迹生成的全流程控制。 在路径规划过程中,MoveIt 支持多种算法,包括基于采样的快速扩展随机树(RRT)、RRT*、PRM 等。这些算法能够在复杂环境中为机械臂生成可行的运动路径。当 RRT 算法找到路径后,MoveIt 会将路径转化为机械臂的关节轨迹,这个过程包括从起始状态到目标状态的关节运动规划和轨迹生成。此外,MoveIt 还实现了基于关节空间的反向运动学(IK)求解器,以确保机械臂能够执行规划的路径。最终,MoveIt 会将机械臂的控制指令发送给机械臂控制器,控制机械臂按照规划的路径执行运动[^1]。 #### 1. 安装 MoveIt 在使用 MoveIt 之前,需要确保已经安装了 ROS(Robot Operating System)环境。MoveIt 支持 ROS1 和 ROS2,其中 MoveIt2 是专为 ROS2 设计的版本。安装步骤如下: - 安装 ROS2:根据你的操作系统选择对应的 ROS2 发行版(如 Humble 或 Foxy)并完成安装。 - 安装 MoveIt2:使用以下命令安装 MoveIt2 的核心组件: ```bash sudo apt install ros-<ros2-distro>-moveit ``` 替换 `<ros2-distro>` 为你使用的 ROS2 版本(如 `humble`)。 #### 2. 配置 URDF 和 SRDF 模型 MoveIt 需要机械臂的 URDF(Unified Robot Description Format)和 SRDF(Semantic Robot Description Format)文件来描述机器人的结构和运动学特性。URDF 文件定义了机械臂的连杆和关节,而 SRDF 文件则包含了碰撞排除、规划组等语义信息。 - **URDF 文件**:通常使用 SolidWorks、URDF 编辑器或手动编写生成。 - **SRDF 文件**:可以通过 `moveit_setup_assistant` 工具配置,该工具提供了图形化界面来设置规划组、碰撞排除、末端执行器等参数。 #### 3. 使用 `move_group` 接口进行路径规划 `move_group` 是 MoveIt 提供的一个高级接口,用于控制机械臂的运动规划。以下是一个简单的 Python 示例,展示如何使用 `move_group` 进行路径规划: ```python import rclpy from rclpy.node import Node from moveit_msgs.srv import GetPositionIK from geometry_msgs.msg import PoseStamped class MoveItPlanner(Node): def __init__(self): super().__init__('moveit_planner') self.cli = self.create_client(GetPositionIK, 'compute_ik') while not self.cli.wait_for_service(timeout_sec=1.0): self.get_logger().info('service not available, waiting again...') def compute_ik(self, target_pose): req = GetPositionIK.Request() req.ik_request.pose_stamped = target_pose future = self.cli.call_async(req) rclpy.spin_until_future_complete(self, future) return future.result() def main(args=None): rclpy.init() planner = MoveItPlanner() target_pose = PoseStamped() target_pose.header.frame_id = "base_link" target_pose.pose.position.x = 0.3 target_pose.pose.position.y = 0.0 target_pose.pose.position.z = 0.3 target_pose.pose.orientation.w = 1.0 result = planner.compute_ik(target_pose) print(result) rclpy.shutdown() if __name__ == '__main__': main() ``` #### 4. 使用 RViz 进行可视化 MoveIt 提供了与 RViz 的集成,用户可以在 RViz 中直观地查看机械臂的运动规划结果。启动 RViz 的命令如下: ```bash ro2 launch moveit2 demo.launch.py ``` 在 RViz 中,用户可以通过交互式标记(Interactive Markers)设置目标姿态,并使用 `move_group` 接口进行路径规划和执行。 #### 5. 实现避障规划 MoveIt 支持在路径规划过程中考虑环境中的障碍物。用户可以通过 `PlanningScene` 接口添加障碍物,并在路径规划时启用避障功能。以下是一个简单的示例,展示如何在规划场景中添加障碍物: ```python from moveit_msgs.msg import PlanningScene, CollisionObject from shape_msgs.msg import SolidPrimitive def add_obstacle(planning_scene): collision_object = CollisionObject() collision_object.header.frame_id = "base_link" collision_object.id = "box" box = SolidPrimitive() box.type = SolidPrimitive.SPHERE box.dimensions = [0.1] collision_object.primitives.append(box) collision_object.primitive_poses.append(Pose()) planning_scene.world.collision_objects.append(collision_object) planning_scene.is_diff = True return planning_scene ``` #### 6. 轨迹生成与执行 在路径规划完成后,MoveIt 会生成一条从起始状态到目标状态的轨迹。该轨迹由一系列关节位置和时间戳组成,可以通过 `trajectory_execution_manager` 发送给机械臂控制器进行执行。 --- ###
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