移动基座与机械臂

本教程将展示如何配置一个带差速驱动基座的移动机械臂（mobile manipulator），以便使用 MoveIt 为基座与其他自由度规划协调运动。虽然你也可以使用 MoveIt 仅针对基座进行规划，但不推荐这样做——纯导航请使用 Nav2。本教程以 Hello Robot 的 Stretch 平台为例进行演示，同样的方法适用于任何带差速驱动（diff-drive）基座的移动机械臂。

开始之前

如果尚未完成，请先完成 Getting Started 中的步骤。

安装

安装依赖项：

cd ~/ws_moveit/src
wget https://raw.githubusercontent.com/PickNikRobotics/stretch_ros/ros2/stretch_ros.repos
vcs import < stretch_ros.repos
rosdep install -r --from-paths . --ignore-src --rosdistro {DISTRO} -y

构建 colcon 工作空间：

cd ~/ws_moveit
colcon build --event-handlers desktop_notification- status- --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

source colcon 工作空间：

source ~/ws_moveit/install/setup.bash

为移动基座与机械臂设置 IK 求解器

要配置运动学插件，我们需要一个由两个子规划组组成的规划组：一个用于机械臂（manipulator），另一个用于移动基座（mobile base），后者只有一个平面（planar）类型的关节。因此 *.srdf 文件应包含：

<group name="manipulator">
  ...
</group>
<group name="mobile_base">
  <joint name="planar_joint" /> <!-- planar_joint must have planar type -->
</group>
<group name="mobile_base_manipulator">
  <group name="manipulator" />
  <group name="mobile_base" />
</group>

在 kinematics.yaml 文件中，mobile_base_manipulator 组需要使用 stretch_kinematics_plugin/StretchKinematicsPlugin 作为运动学求解器：

mobile_base_manipulator:
  kinematics_solver: stretch_kinematics_plugin/StretchKinematicsPlugin
  kinematics_solver_search_resolution: 0.005
  kinematics_solver_timeout: 0.1

关于 Stretch 机器人的具体配置方式，请参阅 stretch_description.srdf 和 kinematics.yaml。

源码请查看 stretch_kinematics_plugin。

为基座设置运动学模型

为了能够为差速驱动基座生成规划，我们需要设置两个关节属性（joint property）：

motion_model

用于配置平面关节模型，有两个可选值：

• holonomic：关节可以向任意方向移动。如果没有指定 motion_model 关节属性，这是默认值。
• diff_drive：关节具有差速驱动约束（无法侧向移动）。

<joint_property joint_name="planar_joint_name" property_name="motion_model" value="diff_drive" />

min_translational_distance

如果两个状态之间的距离小于 min_translational_distance，则运动将变为纯旋转，该参数默认值为 1e-5。关于为何需要该参数，更多信息请参阅 computeTurnDriveTurnGeometry。

<joint_property joint_name="planar_joint_name" property_name="min_translational_distance" value="0.01" />

angular_distance_weight

可同时为平面关节（diff_drive/holonomic）和浮动关节（floating joint）设置，默认值为 1.0。

该参数用于计算两个基座位姿 (x0, y0, theta0) 和 (x1, y1, theta1) 之间的距离，定义为位置距离与方向距离的加权和：||(x0, y0) - (x1, y1)|| + angular_distance_weight * |theta0 - theta1|。

<joint_property joint_name="planar_joint_name" property_name="angular_distance_weight" value="0.5" />

运行代码

打开一个终端并启动 RViz，等待所有内容加载完成：

ros2 launch stretch_moveit_config demo.launch.py use_fake_controller:=True

启动文件

完整的启动文件在 GitHub 上的这里。