ROS学习笔记15 —— moveit与Gazebo联合仿真过程解析

1.基础

官方RRBOT案例:传送门

ros_control和controller:传送门

moveit配置:传送门

2.思路梳理

ros与gazebo/真实机器人通信架构

在这里插入图片描述

来个简化版的:
在这里插入图片描述
省略了机器人实体部分,其中Driver就负责moveit与真实机器人或者gazebo通信,真实机器人与gazebo仿真的区别就在于:

  • ① gazebo仿真时,这个Driver已经帮我们集成好了,我们只需要写个controller就可以实现通信!
  • ② 真实机器人中,如果是自己开发的机器人,这个Driver需要我们自己去编写

同理,其他仿真软件,由于没有帮我们集成好这个Driver,所以当我们使用其他仿真软件与ros联合使用时,就需要自己完成这个Driver的实现,这个过程和真实机器人中是相同的!

从上图可以看到,这个Driver负责控制命令的翻译、下发和机器人状态的反馈,牢牢记住这个图!!!

moveit架构

在这里插入图片描述

我们可以看到,JointTrajectoryAction部分,是通过Robot Controllers进行翻译的,而这个整体框架即 ros与gazebo/真实机器人通信架构 的细节部分!

moveit联合gazebo仿真时需要的控制器

使用MoveIt! Setup Assistant 配置完后,会有两个控制器文件,在moveit_config包的**/config**下:

  • fake_controllers.yaml:为了发布一个虚假的状态,来骗过moveit,目的是可以单独的在rviz里运行moveit
  • ros_controllers.yaml:里面配置了些与硬件接口和仿真相关的内容

但是这两个控制器文件不能达到我们联合仿真的目的!!!

古月君对MoveIt+Gazebo的仿真框架有个很生动的比喻:他把MoveIt下发的FollowJointTrajectory比喻成插头,把机器人接收轨迹Joint Trajectory Controller和状态反馈部分Joint State Controller比喻成插座,所以我们需要两个控制器来实现moveit和gazebo的联合仿真:

robot_control.yaml

myrobot:
  # Publish all joint states -----------------------------------
  joint_state_controller:
    type: joint_state_controller/JointStateController
    publish_rate: 50    
myrobot:
  arm_joint_controller:
    type: "position_controllers/JointTrajectoryController"
    joints:
      - joint_1
      - joint_2
      - joint_3
      - joint_4
      - joint_5
      - joint_6
    gains:
      joint_1:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}
      joint_2:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}
      joint_3:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}
      joint_4:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}
      joint_5:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}
      joint_6:   {p: 1000.0, i: 0.0, d: 0.1, i_clamp: 0.0}

启动控制器:

<launch>
    <!-- 运行robot_state_publisher节点,发布tf  -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"
        respawn="false" output="screen">
		<param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
		<param name="tf_prefix" type="string" value="" />
    </node>
    
	<!-- Robot state publisher -->
    <rosparam file="$(find robot_gazebo)/config/robot_control.yaml" command="load"/>
    <node name="arm_controller_spawner" 
    	  pkg="controller_manager" 
    	  type="spawner" 
    	  respawn="false"
          output="screen" 
          ns="/myrobot" 
          args="arm_joint_controller"/>
          
	<!-- joint_state_controller -->
    <rosparam file="$(find robot_gazebo)/config/robot_gazebo_joint_states.yaml" command="load"/>
    <node name="joint_controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner" respawn="false"
          output="screen" ns="/myrobot" args="joint_state_controller" />

</launch>
controllers.yaml
controller_manager_ns: controller_manager
controller_list:
  - name: myrobot/arm_joint_controller
    action_ns: follow_joint_trajectory
    type: FollowJointTrajectory
    default: true
    joints:
      - joint_1
      - joint_2
      - joint_3
      - joint_4
      - joint_5
      - joint_6

启动控制器:
moveit_controller_manager.launch.xml

<launch>
	<!-- gazebo Controller -->
	<rosparam file="$(find robot_moveit_config)/config/controllers_gazebo.yaml"/>
	
    <arg name="moveit_controller_manager" default="moveit_simple_controller_manager/MoveItSimpleControllerManager"/>
    <param name="moveit_controller_manager" value="$(arg moveit_controller_manager)"/>
</launch>

注意:这些控制器文件中关节的名称和描述文件中必须统一!!!

3. 具体实现

描述文件

需要保证描述文件中已经添加gazebo_ros_control插件

<gazebo>
  <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
  </plugin>
</gazebo>

已经添加transmission,尤其注意硬件接口的配置


参考文献:

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