ROS MoveIt!-编程知识

ROS MoveIt!

MoveIt!是一个用于ROS的开源运动规划库，提供多种功能，包括用于运动规划的快速逆运动学分析、用于操纵的高级算法、机械手控制、动力学、控制器和运动规划。（通过提供一个GUI来协助MoveIt!所需的各种设置，它允许使用RViz进行视觉反馈。）

MoveIt! 组件和模块：

MoveGroup：这是MoveIt!的核心节点，负责管理和执行运动规划任务。它提供了许多服务和动作接口供用户调用。

Planning Scene：这是一个内部表示，包含机器人当前的状态（如关节位置、末端执行器姿态）、环境模型（如静态和动态障碍物）以及相关的元数据。

Robot Model：包含了机器人的完整描述，包括关节、连杆、链接、传感器等信息。

Robot State Publisher：发布机器人当前状态的信息，如关节角度和末端执行器的位置。

Motion Planning Plugins：MoveIt!支持多种路径规划算法，这些算法以插件的形式集成，可以根据需要选择和配置。

Controllers：这部分与实际的机器人硬件接口交互，将规划出的运动轨迹转化为控制信号发送给机器人驱动器。

3D Sensors：支持加载和处理来自RGB-D相机或激光雷达等设备的点云数据，用于抓取、避障等任务。

1、核心组件：

move_group是一个ROS节点，它负责处理与机器人臂运动相关的各种任务，包括路径规划、碰撞检测、姿态目标设定以及执行运动指令等。它主要通过MoveIt!的规划接口（Planning Interface）和操控接口（Manipulation Pipeline）来实现这些功能。

核心节点，可以综合其他独立的功能组件为用户提供ROS中的动作指令和服务

本身不具备丰富的功能，主要完成各功能包、插件的集成

通过消息或服务的方式接收服务器发布的点云信息、关节状态信息、以及机器人的TF坐标变换

需要ROS参数服务器提供机器人的运动学参数

Planning Scene Interface (PSI)：这是一个接口，允许用户与机器人的当前环境交互，包括添加、删除和更新场景中的对象。

如图所示 move_group节点可以使用ROS动作和服务与用户交换命令。

提供各种用户界面的MoveIt!为C++语言提供move_group interface，为Python语言提供move_commander，而且构建了允许很多用户利用“Motion Planning plugin to RViz”选择自己熟悉的界面与move_group节点通信的服务。

move_group节点从URDF、SRDF和MoveIt! Configuration接收关于机器人的信息。URDF使用先前创建的文件，而SRDF和MoveIt! Configuration将通过MoveIt!提供的Setup Assistant创建。

move_group节点通过ROS话题和动作提供机器人的状态与控制，还提供周围环境。关节状态是通过sensor_msgs/JointStates消息，变换信息是通过tf库，控制器是通过FollowTrajectoryAction接口向用户发送关于机器人的信息。另外，通过planning scene向用户提供关于机器人工作的环境信息和机器人的状态。

move_group为其可扩展性提供了一个plugin功能，并提供了一个通过开源库将各种功能（控制、路径生成、动力学等）应用到用户的机器人的机会。

2、主要功能：

路径规划：MoveIt!可以生成从起始位置到目标位置的平滑路径，同时避免与环境中的障碍物发生碰撞。

碰撞检测：通过集成的碰撞检测引擎（如FCL或Bullet），MoveIt!可以在规划过程中检查机器人及其环境的碰撞情况。

姿态规划：在需要精确末端执行器定位的情况下，MoveIt!可以帮助计算出达到目标姿态的最佳关节配置。

操作空间运动控制：MoveIt!支持在操作空间中直接对机器人进行运动控制，而无需直接操作关节。

3、设置MoveIt!：

首先，机器人创建一个MoveIt!配置包，这通常可以通过MoveIt! Setup Assistant工具来完成。这个工具会自动生成所需的文件和参数，包括URDF模型、SRDF描述、控制器配置等。

4、编程接口：

MoveIt提供了两种主要的编程接口：MoveGroupInterface 和 PlanningSceneInterface。

MoveGroupInterface：这个接口主要用于与运动规划和执行交互。可以使用它来设置目标位姿、规划路径、执行动作以及获取状态信息。

PlanningSceneInterface：这个接口用于操作和查询规划场景，包括添加、删除物体，以及查询碰撞信息。