机器人控制算法五之 机器人由空间变换transform建立XML模型

机器人控制算法五之 机器人运动学建模(model.xml)

据我了解,机器人有下列几种建模方法:

  • 1.URDF - 通用机器人模型
  • 2.XML - 可扩展标记语言

下边主要总结.xml建模过程, .urdf建模可参考:机器人控制算法三之urdf模型文件编写及rviz仿真可视化

1.关于标准DH参数

这是一种非常有效的表示法,因为只需要四个参数来定义链接之间的转换。存在许多具有不同关节编号,链接和参数顺序的变化,包括经常使用的修改DH参数。
选择(右手)坐标系,以便每个关节的轴与相应的 z 轴对齐。第一个关节的 z 轴始终与世界坐标系对齐,因为符号仅描述运动链本身。无法定义围绕 y 轴平移或旋转。

在原始表示法中:

  • d 指定沿前一个 z 轴的平移,
  • θ 是围绕前一个 z 轴的旋转以与新的 x 轴对齐,
  • a 定义沿新 x 轴的平移,
  • α提供围绕新 x 轴的旋转,以便与新的 z 轴对齐。

使用这些参数,可以使用相应的平移和旋转矩阵将坐标系从一个链接转换为下一个链接。通过将关节的旋转添加到其 θ 值来对复杂关节进行建模。对于棱柱形接头,偏移将添加到其 d 参数的值中。

### 基于DWA算法的ROS机器人小车导航 动态窗口法(Dynamic Window Approach, DWA)是一种局部路径规划算法,在移动机器人的实时避障方面表现出色。对于基于DWA算法的ROS机器人小车导航,实现过程涉及多个组件和配置文件。 #### 配置环境与安装依赖包 为了使DWA算法能够在ROS环境中运行,需先设置好工作空间并安装必要的软件包: ```bash $ mkdir -p ~/catkin_ws/src && cd ~/catkin_ws/ $ catkin_init_workspace $ git clone https://github.com/ros-planning/navigation.git src/navigation $ rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y $ catkin_make ``` 上述命令会下载官方提供的`navigation`套件,其中包含了执行全局及局部路径规划所需的各种节点和服务[^2]。 #### 修改参数以启用DWA 在启动雷达导航之前 `roslaunch robot_navigation robot_navigation.launch` [^1] ,应调整本地规划器的相关设定来激活DWA功能。这通常意味着编辑位于`param/`目录下的`.yaml`文件,特别是那些定义了控制器行为的部分。例如: ```yaml base_local_planner_params.yaml: DwaLocalPlannerROS: ... dwa: true max_vel_x: 0.5 min_vel_x: -0.5 max_trans_vel: 0.5 min_trans_vel: 0.1 max_rotational_vel: 1.0 min_in_place_rotational_vel: -1.0 ... ``` 此段YAML代码片段展示了如何开启DWA模式以及指定速度范围和其他约束条件。 #### 编写launch文件集成传感器数据 为了让DWA能够有效运作,还需要确保激光测距仪或其他感知设备的数据被正确传送到成本映射模块中。创建一个新的Launch文件用于加载所有必需的服务并将它们连接起来是一个不错的选择。下面给出了一种可能的方式: ```xml <launch> <!-- 加载静态变换 --> <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_to_laser" args="0 0 0.2 0 0 0 base_link laser 100"/> <!-- 启动move_base核心服务 --> <include file="$(find robot_navigation)/launch/move_base.launch"> <arg name="odom_frame_id" value="/odom"/> <arg name="robot_base_frame" value="/base_footprint"/> <arg name="global_costmap_parameters_file" value="$(find robot_navigation)/config/costmap_common_params.yaml"/> <arg name="local_costmap_parameters_file" value="$(find robot_navigation)/config/local_costmap_params.yaml"/> <arg name="planner_configuration_file" value="$(find robot_navigation)/config/base_local_planner_params.yaml"/> </include> </launch> ``` 这段XML脚本不仅设置了坐标系之间的转换关系,还指定了各个地图层的具体配置位置,并最终调用了Move Base的主要逻辑处理单元。
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