服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)（中級） 課件 項目6 讓機器人手臂運動

讓機器人手臂運動項目6目錄CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03知識鏈接04項目準備05任務(wù)實施06任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09上一個任務(wù)已經(jīng)有了基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)了用程序控制機器人跳舞那么如何更精確的控制機器人手臂做更精細化的操作呢？項目導(dǎo)入13CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03知識鏈接04項目準備05任務(wù)實施06任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09項目任務(wù)通過“讓機器人手臂運動”任務(wù)為載體，將會對人形機器人運動學(xué)，及其機械構(gòu)造有一個全面的了解。學(xué)會搭建用來控制機器人三維仿真的軟件環(huán)境，并可在模擬環(huán)境中對機器人進行算法測試。通過仿真環(huán)境的控制和理解，對機器人的運動學(xué)有一定程度的認識。01020325CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03知識鏈接04項目準備05任務(wù)實施06任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09學(xué)習(xí)目標（1）熟悉ROS基本知識和常用操作；（2）了解機器人運動學(xué)；（3）熟悉機器人位姿；（4）了解機器人坐標系。知識目標：（1）掌握ROS的升級；（2）掌握Gazebo仿真環(huán)境安；（3）熟悉Gazebo使用方法;（4）掌握在Gazebo中控制機器人手臂運動。技能目標：（1）培養(yǎng)質(zhì)量意識（2）培養(yǎng)精益求精的探究精神（3）培養(yǎng)工匠精神職業(yè)素養(yǎng)目標：37CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03知識鏈接04項目準備05任務(wù)實施06任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09ROS的發(fā)行版本（ROSdistribution）指ROS軟件包的版本，其與Linux的發(fā)行版本（如Ubuntu）的概念類似。推出ROS發(fā)行版本的目的在于使開發(fā)人員可以使用相對穩(wěn)定的代碼庫，直到其準備好將所有內(nèi)容進行版本升級為止。因此，每個發(fā)行版本推出后，ROS開發(fā)者通常僅對這一版本的bug進行修復(fù)，同時提供少量針對核心軟件包的改進。知識鏈接

ROS簡介版本名稱發(fā)布日期版本生命周期操作系統(tǒng)平臺ROSNoeticNinjemys2020年5月2025年5月Ubuntu20.04ROSMelodicMorenia2018年5月2023年5月Ubuntu17.10,Ubuntu18.04,Debian9ROSLunarLoggerhead2017年5月2019年5月Ubuntu16.04,Ubuntu16.10,Ubuntu17.04,Debian9ROSKineticKame2016年5月2021年4月Ubuntu15.10,Ubuntu16.04,Debian8ROSJadeTurtle2015年5月2017年5月Ubuntu14.04,Ubuntu14.10,Ubuntu15.0449知識鏈接ROS通訊架構(gòu)ParameterService參數(shù)服務(wù)器Actionlib動作庫Service服務(wù)Topic主題410知識鏈接

Topic主題Topic要經(jīng)歷下面幾步的初始化過程：首先，publisher節(jié)點和subscriber節(jié)點都要到節(jié)點管理器進行注冊。然后publisher會發(fā)布topic，subscriber在master的指揮下會訂閱該topic。從而建立起sub-pub之間的通信。411Service通信是雙向的，它不僅可以發(fā)送消息，同時還會有反饋。所以Service包括兩部分，一部分是請求方（Clinet），另一部分是應(yīng)答方/服務(wù)提供方（Server）。知識鏈接

Service服務(wù)412參數(shù)服務(wù)器（parameterserver）：與前兩種通信方式不同，參數(shù)服務(wù)器也可以說是特殊的“通信方式”。特殊點在于參數(shù)服務(wù)器是節(jié)點存儲參數(shù)的地方、用于配置參數(shù)，全局共享參數(shù)。參數(shù)服務(wù)器使用互聯(lián)網(wǎng)傳輸，在節(jié)點管理器中實現(xiàn)整個通信過程。知識鏈接

Parameterserverrosparam命令作用rosparamsetparam_keyparam_value設(shè)置參數(shù)rosparamgetparam_key顯示參數(shù)rosparamloadfile_name從文件加載參數(shù)rosparamdumpfile_name保存參數(shù)到文件rosparamdelete刪除參數(shù)rosparamlist列出參數(shù)名稱413Actionlib是ROS中一個很重要的庫，類似service通信機制。當(dāng)service通信不能很好的完成任務(wù)時候，actionlib則可以比較適合實現(xiàn)長時間的通信過程Action的工作原理是client-server模式，也是一個雙向的通信模式。知識鏈接

Action414知識鏈接機器人運動學(xué)已知機器人中各運動副的運動參數(shù)，求末端執(zhí)行器位姿。運動學(xué)正問題運動學(xué)逆問題機器人運動學(xué)問題415已知端執(zhí)行器位姿，求各運動副的運動參數(shù)。知識鏈接

機器人運動學(xué)正逆問題Whereismyhand?DirectKinematicsHERE!HowdoIputmyhandhere?InverseKinematics:Choosetheseangles!運動學(xué)正問題運動學(xué)逆問題416點的位置描述{位置矢量}對于直角坐標系{A}，空間任一點P的位置可用3×1的列矢量表示。知識鏈接.位姿描述——點的位置描述

17AP的上標A代表參考坐標系｛A｝。417將一個n維空間點用n+1維坐標表示，則該n+1維坐標即為n維坐標的齊次坐標。知識鏈接位姿描述——齊次坐標18注意：（1

)點的齊次坐標齊次坐標的表示不是惟一的。418齊次坐標在Gazebo里，提供了最基礎(chǔ)的三個物體，球體，圓柱體，立方體，利用這三個物體以及它們的伸縮變換或者旋轉(zhuǎn)變換，可以設(shè)計一個最簡單的機器人三維仿真模型。Gazebo提供了機器人的運動仿真，通過ModelEditor下的plugin，來添加我們需要驗證的算法文件，就可以在Gazebo里對機器人的運動進行仿真。知識鏈接

Gazebo11-4月-25419CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02知識鏈接04項目準備05學(xué)習(xí)目標03任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09任務(wù)實施06項目準備5211．一個大于等于4G的U盤作為啟動盤；2．一個大于64G的U盤或移動硬盤（裝系統(tǒng)鏡像）；3．一臺電腦，推薦配置：①2G雙核處理器及以上；②2G內(nèi)存及以上；③25G以上硬盤空間；④支持DVD驅(qū)動或者USB口；⑤支持上網(wǎng)。CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02知識鏈接04任務(wù)實施06學(xué)習(xí)目標03任務(wù)評價07任務(wù)拓展08項目小結(jié)09項目準備051．下載Ubuntu16.04的iso文件，下載網(wǎng)址：/16.04/。2．下載工具軟件軟件：RUFS，下載網(wǎng)址：https://rufus.akeo.ie。3．把制作好的啟動U盤插入電腦，開機（或者重啟）開始安裝。任務(wù)實施

安裝Ubuntu6231．配置Ubuntu軟件中心2．修改源3．獲取公鑰，開始安裝。任務(wù)實施

安裝ROS6241．sudoapt-getinstallros-kinetic-gazebo-ros-control2.sudoapt-getinstallros-kinetic-ros-controllers3.啟動Gazebo任務(wù)實施

安裝Gazebo6251．從地址：/shaoyiwork/Yanshee_Fzstart

下載機器人模型2.打開Rviz后點擊界面左下角的Add，添加RobotModel和TF的顯示3.拖動JointStatePublishe窗口中每個關(guān)節(jié)的滑塊來調(diào)整關(guān)節(jié)角度。任務(wù)實施

導(dǎo)入機器人模型2661．為模型添加gazebo標簽并配置控制器2.通過代碼，用正弦曲線驅(qū)動Gazebo環(huán)境中的機器人雙臂有規(guī)律的擺動任務(wù)實施

通過代碼驅(qū)動Gazebo環(huán)境中的機器人276CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03任務(wù)評價07項目準備05任務(wù)實施06知識鏈接04任務(wù)拓展08項目小結(jié)09任務(wù)評價07自我評價小組評價CONTENT目錄項目導(dǎo)入01項目任務(wù)02學(xué)習(xí)目標03任務(wù)拓展08項目準備05任務(wù)實施06任務(wù)評價07知識鏈接04項目小結(jié)