franka_ros2包¶
注解
franka_ros2
在 Windows 上不受支持。
franka_ros2存储库 包含 libfranka 的 ROS 2 集成。
警告
franka_ros2 目前是 beta 软件版本,所以在使用时要小心,并在 GitHub 上报告错误。
先决条件¶
- ROS 2 Foxy 安装 ( ros-foxy-desktop)
- PREEMPT_RT 内核 (可选,但强烈推荐)。
- 系统范围的 libfranka 安装。这是一个最小的例子:
sudo apt install -y libpoco-dev libeigen3-dev
git clone https://github.com/frankaemika/libfranka.git --recursive
cd libfranka
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_TESTS=OFF ..
cmake --build . -j$(nproc)
cpack -G DEB
sudo dpkg -i libfranka-*.deb
可选的 .bashrc 设置¶
- 要获得彩色警告和错误消息,你可以将
export RCUTILS_COLORIZED_OUTPUT=1
放入.bashrc
文件(隐藏文件,按ctrl + h
可显示) - 如果你的系统语言未设置为美式英语,则应输入
export LC_NUMERIC=en_US.UTF-8
到.bashrc
以避免 RViz 出现问题。
设置¶
安装要求:
sudo apt install -y \ ros-foxy-control-msgs \ ros-foxy-xacro \ ros-foxy-angles \ ros-foxy-ros2-control \ ros-foxy-realtime-tools \ ros-foxy-control-toolbox \ ros-foxy-moveit \ ros-foxy-ros2-controllers \ ros-foxy-joint-state-publisher \ ros-foxy-joint-state-publisher-gui \ ros-foxy-ament-cmake-clang-format \ python3-colcon-common-extensions
建立一个 ROS 2 工作空间:
mkdir -p ~/franka_ros2_ws/src
克隆存储库并构建包:
source /opt/ros/foxy/setup.bash cd ~/franka_ros2_ws git clone https://github.com/frankaemika/franka_ros2.git src/franka_ros2 colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release source install/setup.sh
Moveit¶
要查看是否一切正常,你可以尝试在机器人上运行 MoveIt 示例:
ros2 launch franka_moveit_config moveit.launch.py robot_ip:=<fci-ip>
然后激活 MotionPlanning
RViz 中的显示。
如果你没有机器人,你仍然可以通过在虚拟硬件上运行来测试你的设置:
ros2 launch franka_moveit_config moveit.launch.py robot_ip:=dont-care use_fake_hardware:=true
等待直到你可以在终端内看到来自 MoveIt 的绿色消息 You can start planning now!
。然后取消框选 PlanningScene
并再次框选打开。之后框选打开 MotionPlanning
。
示例控制器¶
这个 repo 附带了一些位于 franka_example_controllers
包中的示例控制器。
默认情况下,使用夹爪执行以下launch文件。如果你没有连接夹爪,则可以在launch文件中使用 load_gripper:=false
.
移动到开始点¶
该控制器将机器人移动到其初始配置。
ros2 launch franka_bringup move_to_start_example_controller.launch.py robot_ip:=<fci-ip>
重力补偿¶
这是我们拥有的最简单的控制器,也是编写你自己的控制器的一个很好的起点。它将零作为扭矩命令发送到所有关节,这意味着机器人只补偿自己的重量。
ros2 launch franka_bringup gravity_compensation_example_controller.launch.py robot_ip:=<fci-ip>
关节阻抗示例¶
该示例以非常柔性的周期性移动方式移动关节 4 和 5。你可以尝试在运行时移动关节。
ros2 launch franka_bringup joint_impedance_example_controller.launch.py robot_ip:=<fci-ip>
包说明¶
本节包含对每个包的作用的更详细描述。一般来说,包结构试图遵守 此处 提出的结构。
franka_bringup包¶
该软件包包含示例的launch文件以及基本的 franka.launch.py
launch文件,可用于在没有任何控制器的情况下启动机器人。
当你启动机器人时:
ros2 launch franka_bringup franka.launch.py robot_ip:=<fci-ip> use_rviz:=true
除了 joint_state_broadcaster
之外,没有任何控制器在运行。然而,与机器人的连接仍然被建立,并且当前机器人位姿可在 RViz 中可视化。在这种模式下,当用户按下stop按钮时,机器人可以被示教。但是,一旦使用了 effort_command_interface
的控制器被启动,机器人将使用来自libfranka 的扭矩接口。例如,可以启动 gravity_compensation_example_controller
通过运行:
ros2 control load_controller --set-state start gravity_compensation_example_controller
这相当于运行在 Gravity Compensation 中提到的 Gravity Compensationgravity_compensation_example_controller.launch.py
launch文件 。
当控制器通过使用以下命令被停止时:
ros2 control set_controller_state gravity_compensation_example_controller stop
机器人将停止扭矩控制并仅通过 FCI 发送其当前状态。
你现在可以选择再次启动同一个控制器通过:
ros2 control set_controller_state gravity_compensation_example_controller start
或加载并启动不同的一个:
ros2 control load_controller --set-state start joint_impedance_example_controller
注解
当机器人因错误停止时,ros2_control_node
节点即死亡。这也将关闭所有其他节点。要从中恢复,你必须先切换用户停止按钮(灰色),然后才能重新启动launch文件。
franka_description包¶
该软件包包含用于可视化机器人的 xacro 文件和meshes。此外,它包含一个launch文件,可以在不访问真实机器人的情况下可视化机器人模型:
ros2 launch franka_description visualize_franka.launch.py load_gripper:=<true|false>
franka_example_controllers包¶
这个包包含一些控制器,可以看作是如何在 ROS 2 中编写控制器的示例。目前,控制器只能访问测量的关节位置和关节速度。基于此信息,控制器可以发送扭矩命令。目前无法使用关节位置接口等其他接口。
重要
与 franka_ros 相比,目前无法直接访问质量矩阵、科里奥利扭矩或雅可比等属性。
franka_gripper包¶
此软件包包含 franka_gripper_node
用于与 Franka Hand
交互。
franka_gripper_node
提供以下操作:
homing
- 将夹爪归零并根据已安装的手指更新最大宽度。move
- 以定义的速度移动到目标宽度。grasp
- 尝试在以给定速度闭合的同时以所需的力在所需的宽度抓取。
如果夹爪手指之间的距离 d
在 width - epsilon.inner < d < width + epsilon.outer
之间, 则操作成功。 * gripper_action
-一个MoveIt的特殊抓取action通讯。
此外,还有一项 stop
service可以中止抓取action并停止抓取。
使用以下launch文件启动夹爪:
ros2 launch franka_gripper gripper.launch.py robot_ip:=<fci-ip>
在另一个标签中,你现在可以执行归零并发送抓取命令。
ros2 action send_goal /panda_gripper/homing franka_msgs/action/Homing {}
ros2 action send_goal -f /panda_gripper/grasp franka_msgs/action/Grasp "{width: 0.00, speed: 0.03, force: 50}"
默认情况下,内部和外部 epsilon 为 0.005 米。你还可以显式设置 epsilon:
ros2 action send_goal -f /panda_gripper/grasp franka_msgs/action/Grasp "{width: 0.00, speed: 0.03, force: 50, epsilon: {inner: 0.01, outer: 0.01}}"
要停止抓取,你可以使用 stop
service。
ros2 service call /panda_gripper/stop std_srvs/srv/Trigger {}
franka_hardware包¶
该软件包包含 ros2_control 所需的``franka_hardware`` 插件。该插件从机器人的 URDF 加载,并通过机器人描述传递给控制器管理器。它为每个关节提供:
- 一个包含测量的关节位置的
position state interface
。 - 一个包含测量的关节速度的
velocity state interface
。 - 一个包含测得的连杆侧关节扭矩(包括重力)的
effort state interface
- 一个包含所需的无重力关节扭矩的
effort command interface
。
机器人的 IP 通过来自 URDF 的参数读取。
franka_moveit_config包¶
此软件包包含 MoveIt2 的配置。有一个名为 panda_manipulator
的新移动组 ,其尖端位于夹持器的手指之间,并且其 Z 轴旋转了 45 度,因此 X 轴现在朝前,使其更易于使用。移动组 panda_arm
仍可用于向后兼容。新的应用程序应该使用新的 panda_manipulator
移动组替换。
关节扭矩轨迹控制器¶
这个包包含一个修改过的joint_trajectory_controller,其可以使用 franka_hardware::FrankaHardwareInterface
扭矩接口. 它基于此 Pull request 并向后移植到 Foxy。它提供了 MoveIt 所需的 FollowJointTrajectory
。
franka_ros 和 franka_ros2 的区别¶
本节概述了 franka_ros
和 franka_ros2
之间的基本变化。
franka_gripper包¶
- 所有topics和actions之前都以
franka_gripper
作为前缀。此前缀已重命名为panda_gripper
,以便在未来启用所有前缀都基于arm_id
的工作流程,从而轻松启用多臂设置 - 该
stop
action现在是一个service action,因为它不可抢占。 - 所有actions(除了
gripper_action
)都以当前夹爪宽度作为反馈。
franka_gazebo包¶
目前,我们不提供 Gazebo 与 franka_ros2
集成。但是,我们提供了 franka_ros包。
franka_visualization包¶
这个包已经不存在了。但是, franka_description包 提供了一个launch文件来可视化机器人模型,而无需连接到机器人
franka_control包¶
这个包已经不存在了。与机器人的连接由 franka_hardware包 包中的硬件插件提供。它提供的actions和services目前未出现在 franka_ros2
编写控制器¶
与 franka_ros
相比我们目前提供了简化版的控制器接口:
- 关节位置
- 关节速度
- 测量扭矩
原因是硬件接口目前只支持double数据类型,无法暴露于例如 franka::RobotState
。
你可以将自己的控制器基于列出的 franka_example_controllers包 其中之一。要计算机器人的运动学和动力学,你可以在 KDL 等库中使用机器人的关节状态和 URDF(其中还有一个可用的 ROS 2 包)。
已知的问题¶
- 当使用
fake_hardware
和MoveIt时,需要一些时间直到默认位置被应用。