末端轨迹追踪(end-effector Trajectory Tracking)

本文介绍了一种使用MATLAB实现机器人轨迹跟踪的方法。通过定义一系列路径点并生成样条曲线来构建期望轨迹,然后利用Robotics System Toolbox中的逆运动学求解器计算出机器人各关节的位置,从而实现末端执行器沿预定轨迹运动。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

思路

1. 插入目标端点,随机产生轨迹

2. 在轨迹上随机抽取若干点的位置

3. 利用Robotics System Toolbox的 IK Solver

4. 把 joint position 输入RigidBodyTree 并Plot出来

%% Implement Target Points and Plot Trajectory

wayPoints = [0.2 -0.2 0.02;0.25 0 0.15; 0.2 0.2 0.02];
trajectory = cscvn(wayPoints');
hold on
fnplt(trajectory,'r',1);

% eeOffset = 0;
% eeBody = robotics.RigidBody('end_effector');
% setFixedTransform(eeBody.Joint,trvec2tform([eeOffset 0 0]));
% addBody(MH,eeBody,'b7');

%% Create IK object

ik = robotics.InverseKinematics('RigidBodyTree',MH);
weights = [0 0 0 1 1 1];
initialguess = MH.homeConfiguration;

numTotalPoints = 30;
eePositions = ppval(trajectory,linspace(0,trajectory.breaks(end),numTotalPoints));
% plot3(eePositions(1,:),eePositions(2,:),eePositions(3,:))

%% Achieve Joint Position

configSoln = [];

for idx = 1:size(eePositions,2)
    tform = trvec2tform(eePositions(:,idx)');
    qs = ik('end_effector',tform,weights,initialguess);
    configSoln=[configSoln;qs];
    initialguess = qs;
end

%% Tracking Trajectory

title('Tracking Trajectory')
axis([-1 1 -1 1 -1 1]);
for idx = 1:size(eePositions,2)
    show(MH,configSoln(idx,:), 'PreservePlot', false);%,'Frames','on'
    hold on;
    pause(0.1)
end
hold off


<think>好的,我需要解决用户提到的ROS中出现的“end-effector cannot be its own parent error”问题。首先,我得理解这个错误的含义。根据ROS的框架,机器人模型通常使用URDF(统一机器人描述格式)来定义,其中各个关节(joint)和连杆(link)之间的关系通过父子结构来建立。如果end-effector末端执行器)被错误地设置成自己的父级,就会导致这个错误。 接下来,我需要检查用户可能出错的地方。常见的原因包括在URDF文件中错误地指定了父链接(parent link)和子链接(child link)的关系。例如,可能在定义某个关节时,将父链接和子链接都设置成了同一个末端执行器的链接,导致循环引用。这种情况下,ROS无法正确解析机器人的结构,从而抛出错误。 然后,我应该回顾ROS的URDF文档,确认正确的父子链接定义方式。根据文档,每个关节必须明确指定父链接和子链接,且子链接不能是父链接本身或其祖先,以避免循环依赖。因此,用户需要检查所有关节的定义,特别是与末端执行器相关的部分,确保没有将父链接指向自己。 此外,用户可能使用了某些工具或插件自动生成URDF文件,这些工具有时可能存在配置错误。例如,在MoveIt或Gazebo中配置末端执行器时,参数设置不当也可能导致此类问题。因此,建议用户手动检查URDF文件,或者使用urdf检查工具如check_urdf来验证模型的结构正确性。 还有可能是在使用某些ROS包时,比如机器人运动规划相关的包,错误地配置了末端执行器的坐标系(如工具坐标系),导致系统误认为父级链接是自身。这时需要检查运动规划配置文件中的参数,确保坐标系正确指向机械臂的最后一个连杆而非末端执行器本身。 最后,我需要综合这些可能的原因,给出具体的解决步骤,包括检查URDF文件、使用工具验证、修正父子链接关系等,并引用相关的ROS文档或社区解决方案作为支持。</think>### ROS中“末端执行器不能作为自身父级”错误解决方案 在ROS中定义机器人模型时,若出现`end-effector cannot be its own parent`错误,通常是由于**URDF(Unified Robot Description Format)模型中关节(joint)或链接(link)的父子关系定义错误**导致的。以下是逐步排查和解决该问题的方法: --- #### 1. 检查URDF文件的父子链接定义 - **错误场景**:在定义末端执行器(如夹爪或工具)的关节时,可能误将`<parent link>`和`<child link>`设置为同一个链接。例如: ```xml <joint name="gripper_joint" type="fixed"> <parent link="gripper_link"/> <!-- 错误:父级指向自身 --> <child link="gripper_link"/> </joint> ``` - **修正方法**:确保末端执行器的父级链接是其直接连接的机械臂最后一个连杆。例如: ```xml <joint name="gripper_joint" type="fixed"> <parent link="arm_last_link"/> <!-- 正确:父级为机械臂末端连杆 --> <child link="gripper_link"/> </joint> ``` --- #### 2. 验证URDF结构完整性 - **使用工具检测**:通过`check_urdf`命令快速验证模型: ```bash $ sudo apt-get install liburdfdom-tools $ check_urdf your_robot.urdf ``` 若输出中存在循环依赖(如`Link gripper_link is its own parent`),则需按步骤1修正。 --- #### 3. 检查运动规划配置 在MoveIt等运动规划框架中,若错误配置了`end_effector`参数,可能导致此问题: - **错误示例**:在`moveit_config`的`srdf`文件中,若末端执行器的父级链接指向自身: ```xml <end_effector name="gripper" parent_link="gripper_link" group="gripper"/> ``` - **修正方法**:确保`parent_link`指向机械臂末端连杆而非末端执行器自身: ```xml <end_effector name="gripper" parent_link="arm_last_link" group="gripper"/> ``` --- #### 4. 排查坐标系冲突 若使用`tf`发布末端执行器的坐标系,需确认其父坐标系是否正确: - **错误代码**: ```python # 错误:将末端执行器的父坐标系设为自身 broadcaster.sendTransform((0,0,0), (0,0,0,1), rospy.Time.now(), "gripper_link", "gripper_link") ``` - **修正方法**:父坐标系应为机械臂末端连杆: ```python broadcaster.sendTransform((0,0,0), (0,0,0,1), rospy.Time.now(), "gripper_link", "arm_last_link") ``` --- #### 5. 参考ROS社区解决方案 若以上步骤未解决问题,可能是ROS功能包版本兼容性或插件配置错误导致。建议: 1. 更新相关功能包:`sudo apt-get upgrade ros-<distro>-moveit*` 2. 参考ROS官方文档中关于[URDF的父子链接定义](http://wiki.ros.org/urdf/XML/joint)[^1]。 3. 查阅类似问题的讨论,如MoveIt GitHub仓库中关于末端执行器配置的[Issues](https://github.com/ros-planning/moveit/issues)[^2]。 --- ### 相关问题 1. **如何验证URDF文件的正确性?** 2. **ROS中末端执行器的坐标系如何与机械臂联动?** 3. **MoveIt中如何配置多末端执行器系统?** [^1]: ROS通过严格的父子链接关系定义机器人结构,确保运动学和动力学计算的准确性。 [^2]: 社区讨论中常见因URDF配置错误导致的运动规划失败案例。
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