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码农家园
ROS学习笔记14 —— moveit配置及配置结果解析
2020-06-02
movmoveros
文章目录
- MoveIt! Setup Assistant
- 配置结果分析
- 重要文件功能说明
- demo.launch
- move_group.launch
- planning_context.launch
- setup_assistant.launch
- config
- launch
- 修改配置文件以满足实际机器人
- 测试
- LWR的Moveit配置结果解析
概念：https://moveit.ros.org/documentation/concepts/
MoveIt! Setup Assistant
| 1 | roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch |
- Virtual Joints：可理解为连接机器人和世界的关节，Child Link一般选择机器人基座base
type类型：
- Fixed
- Floating（浮动基座）：例如人形机器人
- Planar（平面移动）：例如youbot、PR2
Kin. Search Resolution: 关节空间的采样密度
Kin. Search TImeout: 求解时间
配置结果分析
<hr/>| 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546 | <font color=&#34;#8AE234&#34;><b>miracle@miracle-robot</b></font>:<font color=&#34;#729FCF&#34;><b>~/Desktop/catkin_moveit_config_ws</b></font>$ tree<font color=&#34;#729FCF&#34;><b>.</b></font>└── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>src</b></font> ├── <font color=&#34;#34E2E2&#34;><b>CMakeLists.txt</b></font> -> /opt/ros/melodic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake ├── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>lwr_description</b></font> │ ├── CMakeLists.txt │ ├── package.xml │ └── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>urdf</b></font> │ └── lwr_simplified.urdf └── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>lwr_moveit_config</b></font> ├── CMakeLists.txt ├── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>config</b></font> │ ├── chomp_planning.yaml │ ├── fake_controllers.yaml │ ├── joint_limits.yaml │ ├── kinematics.yaml │ ├── lwr.srdf │ ├── ompl_planning.yaml │ ├── ros_controllers.yaml │ └── sensors_3d.yaml ├── <font color=&#34;#729FCF&#34;><b>launch</b></font> │ ├── chomp_planning_pipeline.launch.xml │ ├── default_warehouse_db.launch │ ├── demo_gazebo.launch │ ├── demo.launch │ ├── fake_moveit_controller_manager.launch.xml │ ├── gazebo.launch │ ├── joystick_control.launch │ ├── lwr_moveit_controller_manager.launch.xml │ ├── lwr_moveit_sensor_manager.launch.xml │ ├── move_group.launch │ ├── moveit.rviz │ ├── moveit_rviz.launch │ ├── ompl_planning_pipeline.launch.xml │ ├── planning_context.launch │ ├── planning_pipeline.launch.xml │ ├── ros_controllers.launch │ ├── run_benchmark_ompl.launch │ ├── sensor_manager.launch.xml │ ├── setup_assistant.launch │ ├── trajectory_execution.launch.xml │ ├── warehouse.launch │ └── warehouse_settings.launch.xml └── package.xml6 directories, 36 files |
<hr/>重要文件功能说明
demo.launch
- 可设置启用数据，数据库路径，调试模式
- 载入URDF, SRDF and other .yaml等配置文件
- 如果有需要，发布静态的tf. 如你的机器人基座不在世界坐标的原点,你可以发布一个静态tf来描述机器人在世界坐标中的位置.
- 发布虚拟机器人状态
- 发布关节状态
- 运行基本的move_group节点
- 运行Rviz和载入默认配置，查看move_group节点状态
- 如果数据库模式激活，启动mongodb.
move_group.launch
- 载入规划的上下文配置文件
- 是否开启调试模式
- move_group节点设置
- 规划库设置, 这里使用ompl运动规划库
- 轨迹执行功能
- 传感器功能
- 启动move_group节点和action服务器端
planning_context.launch
- 载入URDF文件
- 载入SRDF文件
- 载入关节限制参数
- 载入默认的运动学求解设置
setup_assistant.launch
- 修改现有配置
- roslaunch lwr_moveit_config setup_assistant.launch
config
- fake_controllers.yaml：虚拟控制器配置文件，可在无设备情况下运行moveit（包括不启动gazebo等仿真工具）
- joint_limits.yaml：各关节位置速度等限制，用于规划当中
- kinematics.yaml：运动学求解器的配置文件
- lwr.srdf：Moveit的配置文件，包含了我们在Setup Assistant中设置的东西。只要有srdf和urdf，即可完全定义一个机器人的moveit信息
- ompl_planning.yaml：配置了OMPL算法的参数
- chomp_planning.yaml：配置了与planning相关的参数，如最大迭代次数、最大求解次数等信息
- ros_controllers.yaml：配置控制器信息，常见控制器见下：传送门
关于ros_control的使用参见：传送门1&传送门2
launch
- demo.launch：包含了其他launch文件，同时启动需要启动的节点
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- move_group.launch：启动规划组，默认使用ompl运动规划库
| 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182 | <launch> <!-- GDB Debug Option --> <arg name=&#34;debug&#34; default=&#34;false&#34; /> <arg unless=&#34;$(arg debug)&#34; name=&#34;launch_prefix&#34; value=&#34;&#34; /> <arg if=&#34;$(arg debug)&#34; name=&#34;launch_prefix&#34; value=&#34;gdb -x $(find lwr_moveit_config)/launch/gdb_settings.gdb --ex run --args&#34; /> <!-- Verbose Mode Option --> <arg name=&#34;info&#34; default=&#34;$(arg debug)&#34; /> <arg unless=&#34;$(arg info)&#34; name=&#34;command_args&#34; value=&#34;&#34; /> <arg if=&#34;$(arg info)&#34; name=&#34;command_args&#34; value=&#34;--debug&#34; /> <!-- move_group 设置 --> <arg name=&#34;pipeline&#34; default=&#34;ompl&#34; /> <arg name=&#34;allow_trajectory_execution&#34; default=&#34;true&#34;/> <arg name=&#34;fake_execution&#34; default=&#34;false&#34;/> <arg name=&#34;max_safe_path_cost&#34; default=&#34;1&#34;/> <arg name=&#34;jiggle_fraction&#34; default=&#34;0.05&#34; /> <arg name=&#34;publish_monitored_planning_scene&#34; default=&#34;true&#34;/> <arg name=&#34;capabilities&#34; default=&#34;&#34;/> <arg name=&#34;disable_capabilities&#34; default=&#34;&#34;/> <!--加载这些非默认的MoveGroup功能（以空格分隔） --> <!-- <arg name=&#34;capabilities&#34; value=&#34; a_package/AwsomeMotionPlanningCapability another_package/GraspPlanningPipeline &#34; /> --> <!-- 禁止使用这些默认的MoveGroup功能（以空格分隔） --> <!-- <arg name=&#34;disable_capabilities&#34; value=&#34; move_group/MoveGroupKinematicsService move_group/ClearOctomapService &#34; /> --> <arg name=&#34;load_robot_description&#34; default=&#34;true&#34; /> <!-- 加载URDF，SRDF和joint_limits配置 --> <include file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/planning_context.launch&#34;> <arg name=&#34;load_robot_description&#34; value=&#34;$(arg load_robot_description)&#34; /> </include> <!-- Planning Functionality --> <include ns=&#34;move_group&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/planning_pipeline.launch.xml&#34;> <arg name=&#34;pipeline&#34; value=&#34;$(arg pipeline)&#34; /> </include> <!-- Trajectory Execution Functionality --> <include ns=&#34;move_group&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/trajectory_execution.launch.xml&#34; if=&#34;$(arg allow_trajectory_execution)&#34;> <arg name=&#34;moveit_manage_controllers&#34; value=&#34;true&#34; /> <arg name=&#34;moveit_controller_manager&#34; value=&#34;lwr&#34; unless=&#34;$(arg fake_execution)&#34;/> <arg name=&#34;moveit_controller_manager&#34; value=&#34;fake&#34; if=&#34;$(arg fake_execution)&#34;/> </include> <!-- Sensors Functionality --> <include ns=&#34;move_group&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/sensor_manager.launch.xml&#34; if=&#34;$(arg allow_trajectory_execution)&#34;> <arg name=&#34;moveit_sensor_manager&#34; value=&#34;lwr&#34; /> </include> <!-- 启动实际的move_group node/action server --> <node name=&#34;move_group&#34; launch-prefix=&#34;$(arg launch_prefix)&#34; pkg=&#34;moveit_ros_move_group&#34; type=&#34;move_group&#34; respawn=&#34;false&#34; output=&#34;screen&#34; args=&#34;$(arg command_args)&#34;> <!-- 设置display变量，以防内部使用OpenGL代码 --> <env name=&#34;DISPLAY&#34; value=&#34;$(optenv DISPLAY :0)&#34; /> <param name=&#34;allow_trajectory_execution&#34; value=&#34;$(arg allow_trajectory_execution)&#34;/> <param name=&#34;max_safe_path_cost&#34; value=&#34;$(arg max_safe_path_cost)&#34;/> <param name=&#34;jiggle_fraction&#34; value=&#34;$(arg jiggle_fraction)&#34; /> <param name=&#34;capabilities&#34; value=&#34;$(arg capabilities)&#34;/> <param name=&#34;disable_capabilities&#34; value=&#34;$(arg disable_capabilities)&#34;/> <!-- 发布physical robot的计划场景，以便rviz插件可以知道actual robot --> <param name=&#34;planning_scene_monitor/publish_planning_scene&#34; value=&#34;$(arg publish_monitored_planning_scene)&#34; /> <param name=&#34;planning_scene_monitor/publish_geometry_updates&#34; value=&#34;$(arg publish_monitored_planning_scene)&#34; /> <param name=&#34;planning_scene_monitor/publish_state_updates&#34; value=&#34;$(arg publish_monitored_planning_scene)&#34; /> <param name=&#34;planning_scene_monitor/publish_transforms_updates&#34; value=&#34;$(arg publish_monitored_planning_scene)&#34; /> </node></launch> |
| 123456789101112131415161718192021222324 | <launch> <!-- 默认情况下，我们不会覆盖URDF。 将以下内容更改为true以更改默认行为 --> <arg name=&#34;load_robot_description&#34; default=&#34;false&#34;/> <!-- 加载URDF的参数名称 --> <arg name=&#34;robot_description&#34; default=&#34;robot_description&#34;/> <!-- 加载通用机器人描述格式（URDF） --> <param if=&#34;$(arg load_robot_description)&#34; name=&#34;$(arg robot_description)&#34; textfile=&#34;$(find lwr_description)/urdf/lwr_simplified.urdf&#34;/> <!-- 对应于URDF的语义描述 --> <param name=&#34;$(arg robot_description)_semantic&#34; textfile=&#34;$(find lwr_moveit_config)/config/lwr.srdf&#34; /> <!-- 加载更新的关节极限（来自yaml的替代信息） --> <group ns=&#34;$(arg robot_description)_planning&#34;> <rosparam command=&#34;load&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/config/joint_limits.yaml&#34;/> </group> <!-- 加载运动学的默认设置； 这些设置被节点名称空间中的设置覆盖 --> <group ns=&#34;$(arg robot_description)_kinematics&#34;> <rosparam command=&#34;load&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/config/kinematics.yaml&#34;/> </group></launch> |
- setup_assistant.launch：用来修改配置（基于当前文件）
| 1 | roslaunch lwr_moveit_config setup_assistant.launch |
其他文件的解析：
- demo.launch
- move_group.launch
- trajectory_execution.launch.xml
- $(arg moveit_controller_manager)_moveit_controller_manager.launch.xml
修改配置文件以满足实际机器人
大多数时候我们会直接自己写相关的launch文件和yaml文件，原理同下：
config
- controllers.yaml：根据实际驱动中的action修改，主要配置action的名字、类型及关节名字
sensors.yaml：主要定义了点云消息名称、OctoMap属性等（根据需要添加）
launch
- 机器人的启动文件(drive)
- robotName_moveit_controller_manager.launch：加载controller.yaml文件，并发布正确的action
- robotName_sensor_manager.launch：作用同上，只不过加载的是传感器的controller
- 其他
如industrial_robot_simulator、warehouse、joystick、规划器、规划算法库等
具体操作如下：
- ① 将demo.launch中的fake_execution修改为false
| 12345678 | <!-- 运行主MoveIt！ 无需轨迹执行的可执行文件（默认情况下，我们没有配置控制器） --> <include file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/move_group.launch&#34;> <arg name=&#34;allow_trajectory_execution&#34; value=&#34;true&#34;/> <arg name=&#34;fake_execution&#34; value=&#34;false&#34;/> <!--修改此处为false--> <arg name=&#34;info&#34; value=&#34;true&#34;/> <arg name=&#34;debug&#34; value=&#34;$(arg debug)&#34;/> <arg name=&#34;pipeline&#34; value=&#34;$(arg pipeline)&#34;/> </include> |
同时要注释一下代码：
| 1234567 | <!-- 我们没有连接机器人，因此请发布虚拟机器人状态--><!-- <node name=&#34;joint_state_publisher&#34; pkg=&#34;joint_state_publisher&#34; type=&#34;joint_state_publisher&#34;> <param name=&#34;use_gui&#34; value=&#34;$(arg use_gui)&#34;/> <rosparam param=&#34;source_list&#34;>[move_group/fake_controller_joint_states]</rosparam> </node>--> |
这是一段发布模拟状态的代码，如果不注释掉这段代码，rviz中显示的机械臂状态会不断的跳变，这是真是机器人与虚拟机器人冲突的结果！
- ②修改move_group.launch中moveit_controller_manager的参数
| 1234567 | <!-- Trajectory Execution Functionality --> <!-- moveit_controller_manager的值，要么等于我们设置的，要么等于fake，接下来此参数会传给trajectory_execution.launch.xml文件 --> <include ns=&#34;move_group&#34; file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/trajectory_execution.launch.xml&#34; if=&#34;$(arg allow_trajectory_execution)&#34;> <arg name=&#34;moveit_manage_controllers&#34; value=&#34;true&#34; /> <arg name=&#34;moveit_controller_manager&#34; value=&#34;lwr&#34; unless=&#34;$(arg fake_execution)&#34;/><!--unless前的value改为自己的机器人名称，作为前缀--> <arg name=&#34;moveit_controller_manager&#34; value=&#34;fake&#34; if=&#34;$(arg fake_execution)&#34;/> </include> |
打开trajectory_execution.launch.xml发现最后有一句：
| 1 | <include file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/launch/$(arg moveit_controller_manager)_moveit_controller_manager.launch.xml&#34; /> |
按照原先的设置，本应该启动fake_moveit_controller_manager.launch.xml，你可以去moveit配置文件夹下去找，这个文件是存在的，而现在一个叫做lwr_moveit_controller_manager.launch.xml将会被启动，而这个文件moveit也应该已经帮你创建好了，当你使用先前的moveit向导加载机器人模型时，机器人模型中写明的机器人名称（name属性），就会作为前缀写入这个文件的文件名，所以，“lwr”这个名称源自于你模型文件里写明的机器人名称，请前后保持统一，理解各个文件之间的调用关系。
如果执行轨迹时，轨迹执行时间超时，如下错误(图片转自博主爱学习的草莓熊)：
解决方案如下：
- 方案1： 增加参数以延长允许执行轨迹的时间，通过加入如下参数设置
| 1234 | <!--允许轨迹执行时间的一个放大倍数，可以根据实际情况自行修改--> <param name=&#34;trajectory_execution/allowed_execution_duration_scaling&#34; value=&#34;6&#34;/> <!--超时的一个百分比范围--> <param name=&#34;trajectory_execution/allowed_goal_duration_margin&#34; value=&#34;0.5&#34;/> |
- 方案2：关闭轨迹执行情况的一个monitoring，通过加入如下参数设置
| 1 | <param name=&#34;trajectory_execution/execution_duration_monitoring&#34; value=&#34;false&#34;/> |
- ③ 修改lwr_moveit_controller_manager.launch.xml
| 1234567891011 | <launch> <!-- 在参数服务器上加载moveit_controller_manager作为参数 如果没有传递任何参数，将设置moveit_simple_controller_manager --> <arg name=&#34;moveit_controller_manager&#34; default=&#34;moveit_simple_controller_manager/MoveItSimpleControllerManager&#34; /> <param name=&#34;moveit_controller_manager&#34; value=&#34;$(arg moveit_controller_manager)&#34;/> <!-- 将ros_controllers加载到参数服务器 --> <rosparam file=&#34;$(find lwr_moveit_config)/config/ros_controllers.yaml&#34;/></launch> |
最新版本中，助手会帮我们自动生成ros_controllers，已经不需要进行修改，或者也可以将默认的ros_controllers该为其他自定义的xxx_controllers
| 123456789101112 | controller_list: - name: &#34;lwr&#34; action_ns: follow_joint_trajectory type: FollowJointTrajectory Joints: - lwr_arm_0_joint - lwr_arm_1_joint - lwr_arm_2_joint - lwr_arm_3_joint - lwr_arm_4_joint - lwr_arm_5_joint - lwr_arm_6_joint |
参数介绍：
- name：写一个与自己机器人相关的名称，便于使用
- action_ns：服务器名称定义，follow_joint_trajectory即为后续action名字的一部分，整体名称为：name/action_ns
- type：定义action的类型，FollowJointTrajectory是ros自带action类型，是一种控制机械臂运动轨迹的数据结构，其他action类型请参考：传送门
- joints：来自urdf文件中描述的关节名称，直接复制fake_controllers.yaml中的即可！
测试
rviz中加载一个障碍物
- 新建障碍物文件test.scene
- Scene Objects→Import From Text
- Publish Scene
LWR的Moveit配置结果解析
文件级：
<hr/>├── CMakeLists.txt
├── config #配置文件目录
│ ├── fake_controllers.yaml #虚拟控制器配置文件,方便我们在没有实体机器人,甚至没有任何模拟器（如gazebo）开启的情况下也能运行MoveIt
│ ├── joint_limits.yaml #记录了机器人各个关节的位置速度加速度的极限
│ ├── kinematics.yaml #初始化运动学求解库
│ ├── lwr.srdf #配置助手设置参数，包含组,位姿,末端执行器,虚拟关节及碰撞免测矩阵ACM等的定义。
│ └── ompl_planning.yaml #配置OMPL各种算法及参数
├── launch #启动文件脚本目录
│ ├── default_warehouse_db.launch #如果激活数据库载入方式，会启动mongodb.被demo.launch调用,
│ ├── demo.launch #启动配置包的入口文件
│ ├── fake_moveit_controller_manager.launch.xml #调用fake_controllers.yaml
│ ├── joystick_control.launch #游戏杆控制
│ ├── lwr_moveit_controller_manager.launch.xml #控制管理器定义，在trajectory_execution.launch.xml被调用
│ ├── lwr_moveit_sensor_manager.launch.xml #传感器管理器定义，在sensor_manager.launch.xml被调用
│ ├── move_group.launch #move_group节点
│ ├── moveit.rviz #rviz相关参数文件
│ ├── moveit_rviz.launch #rviz启动文件
│ ├── ompl_planning_pipeline.launch.xml #ompl规划管道启动，在planning_pipeline.launch.xml被调用
│ ├── planning_context.launch #载入URDF, SRDF,正向运动学求解等设置
│ ├── planning_pipeline.launch.xml #总的规划管道启动
│ ├── run_benchmark_ompl.launch #针对ompl库的压力测试，需要指定.cfg文件列表。
│ ├── sensor_manager.launch.xml #传感器启动文件
│ ├── setup_assistant.launch #重配置oveIt!包
│ ├── trajectory_execution.launch.xml #轨迹执行启动文件
│ ├── warehouse.launch #运行数据库
│ └── warehouse_settings.launch.xml #数据库配置文件
└── package.xml
<hr/><hr/>
参考文献：
- https://blog.csdn.net/weixin_42018112/article/details/80231442
- https://blog.csdn.net/improve100/article/details/50619925
- https://blog.csdn.net/lingchen2348/article/details/80300069
- https://www.ncnynl.com/archives/201612/1138.html
- https://www.ncnynl.com/archives/201612/1137.html
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发表于 2023-3-1 12:01:22