运动学配置

本节介绍一些用于配置机器人运动学（kinematics）的参数。

kinematics.yaml 文件

由 MoveIt Setup Assistant 生成的 kinematics.yaml 文件是 MoveIt 运动学的主要配置文件。你可以在 panda_moveit_config GitHub project 中查看 Panda 机器人的完整示例文件：

 panda_arm:
   kinematics_solver: kdl_kinematics_plugin/KDLKinematicsPlugin
   kinematics_solver_search_resolution: 0.005
   kinematics_solver_timeout: 0.05
   kinematics_solver_attempts: 3

参数

可用的参数包括：

• kinematics_solver：运动学求解器插件的名称。注意，此名称必须与你在插件描述文件中指定的名称匹配，例如 example_kinematics/ExampleKinematicsPlugin
• kinematics_solver_search_resolution：指定求解器进行逆运动学求解时在冗余空间上搜索所使用的分辨率。例如，可以将 7 自由度机械臂的某一个关节指定为冗余关节。
• kinematics_solver_timeout：逆运动学求解器每次内部迭代的默认超时时间（以秒为单位）。一次典型迭代（例如对数值求解器而言）包括从种子状态随机重启，然后执行一个求解周期——该超时适用于这个求解周期。求解器可能会尝试多次重启，默认重启次数由下面的 kinematics_solver_attempts 参数定义。
• kinematics_solver_attempts：求解器执行的随机重启次数。每次重启后的求解周期都有一个由上面的 kinematics_solver_timeout 参数定义的超时。一般来说，最好将超时设置得较低，以便在单个求解周期中快速失败。

KDL 运动学插件

KDL 运动学插件封装了 Orocos KDL 包提供的数值逆运动学求解器。

• 这是 MoveIt 目前使用的默认运动学插件。
• 它遵守 URDF 中指定的关节限位（如果 URDF 中指定了安全限位，则使用安全限位）。
• KDL 运动学插件目前仅适用于串联链（serial chain）。

LMA 运动学插件

LMA（Levenberg-Marquardt）运动学插件同样封装了 Orocos KDL 包提供的数值逆运动学求解器。

• 它遵守 URDF 中指定的关节限位（如果 URDF 中指定了安全限位，则使用安全限位）。
• LMA 运动学插件目前仅适用于串联链。
• 用法：kinematics_solver: lma_kinematics_plugin/LMAKinematicsPlugin

Cached IK 插件

Cached IK 运动学插件会创建 IK 求解结果的持久缓存，用于加速任何其他 IK 求解器。调用 IK 求解器时，会使用缓存中的相似状态作为种子。如果该调用未能返回解，则使用用户指定的种子状态再次调用 IK 求解器。与缓存中状态差异足够大的新 IK 解会被添加到缓存中。缓存会定期保存到磁盘。

要使用 Cached IK 运动学插件，需要修改机器人的 kinematics.yaml 文件。将类似这样的行：

 manipulator:
   kinematics_solver: kdl_kinematics_plugin/KDLKinematicsPlugin

改为：

 manipulator:
   kinematics_solver: cached_ik_kinematics_plugin/CachedKDLKinematicsPlugin
   # optional parameters for caching:
   max_cache_size: 10000
   min_pose_distance: 1
   min_joint_config_distance: 4

缓存大小可以通过绝对上限（max_cache_size）、末端执行器位姿的距离阈值（min_pose_distance）或机器人关节状态的距离阈值（min_joint_config_distance）来控制。通常，缓存文件会保存到当前工作目录（一般是 $\{HOME\}/.ros，而非运行 roslaunch 的目录）下每个机器人的子目录中。kinematics_solver 的可能取值有：

• cached_ik_kinematics_plugin/CachedKDLKinematicsPlugin：默认 KDL IK 求解器的包装器。
• cached_ik_kinematics_plugin/CachedSrvKinematicsPlugin：使用 ROS 服务调用与外部 IK 求解器通信的求解器的包装器。
• cached_ik_kinematics_plugin/CachedTRACKinematicsPlugin：TRAC IK 求解器 的包装器。只有在编译时检测到 TRAC IK 运动学插件时才可用。
• cached_ik_kinematics_plugin/CachedUR5KinematicsPlugin：UR5 机械臂解析 IK 求解器的包装器（UR3 和 UR10 存在类似的求解器）。此选项仅用于说明目的——缓存只会给解析求解器增加额外开销。

更多信息请参阅 Cached IK README。

仅位置 IK

只需在 kinematics.yaml 文件中为需要求解 IK 的特定规划组添加以下一行，即可启用仅位置 IK（仅适用于 KDL 运动学插件）：

  position_only_ik: True