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背景介紹

ROS API說明

ROS環境搭建

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背景介紹

目前，市面上大多數的拖動試教機器人是UR的協作機器人和DLR-KUKA的iiwa機器人，相比于UR機器人，iiwa機器人在結構上有一點重要的不同。

UR在每個關節上采取的是雙編碼器的方式，分別測量電機角度和連桿角度。而iiwa機器人在每個關節上還加入了一個單軸力矩傳感器（一般位于減速器輸出端與末端連桿間），用于測量每個關節的輸出力矩。如圖所示，iiwa在牽引拖動時表現更好，同時iiwa機器人擁有更小的運動盲區。用戶可以施加更小的力就可以牽著機器人按其意圖運動，而不會擔心機械臂運動受限。

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ROS API說明

以iiwa為代表的七軸機械臂在高精度的工作中有著很重要的應用，但是作為以java語言為驅動的機械臂，相較于以python為驅動的UR機械臂而言，其上手難度更高，難以去進行二次開發。之前常用的開發主要通過SunriseWorkbench等軟件進行的開發。難以滿足現有的分布式控制需求。為此也有很多人通過使用ROSjava來對iiwa機器人進行開發。但是ROSjava已在幾年前停止了維護。為此本文嘗試通過TCP+ROS+Python的搭建方法來滿足機械臂的驅動需求。本文為KUKA-iiwa 智能機器人提供了應用程序編程接口（API）。來支持后續的iiwa開發工作。該API建立在KUKA iiwa內核安全性的基礎上，可實現緊密的工作并與操作員進行交互。它將功能引入了機器人操作系統（ROS），后者提供了一個分布式開發環境，同時允許多種新的設備形式輕松地進行接口。

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API架構

開發的API設計得很簡單，通過TCP通訊建立出一套方便與ROS交互開發的平臺。API體系結構側重于突破通常在Smartpad上運行的KUKA Sunrise控制器中可用的功能。通過使用下圖所示的通用結構，可以看到該體系結構擴展了KUKA LBR iiwa的功能。API公開了在機器網絡上操作的接口。這允許在KUKA LBR iiwa的操作中輕松部署和利用不同的傳感方法和額外的計算資源。

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KUKA-iiwa的守護程序還處理一些低級但通用和關鍵的控制任務，例如碰撞檢測。這樣的操作可以給我們的二次開發提供基礎的安全保障。ROS-KUKA節點也以Python腳本語言實現，通過訂閱ROS節點來使KUKA守護程序和ROS主節點之間起到中間接口的作用。通過python訂閱來自其他控制ROS節點的命令，并將它們傳遞給KUKA服務端。這樣可以實現良好的外部擴展。同樣，它從KUKA服務端接收感官和狀態信息，并通過ROS將其其發布到python中。從而實現在計算機上不安裝KUKA Sunrise OS即可外部運行此ROS-KUKA節點，這意味著無需修改KUKA Sunrise Cabinet。因此，保留了KUKA提供的安全協議，并且添加了功能而不是對其進行了更改。無需在Sunrise OS上安裝第三方軟件（例如ROS），只需使用基于標準Sunrise的應用程序就可以設置KUKA iiwa ROS接口。

下表列出了可通過API調用的ROS主題以讀取KUKA-iiwa內部的參數

訂閱主題名稱	描述	例子
JointPosition [A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7]time	對應了iiwa7個自由度	JointPosition [0.0, 0.17, 0.0, 1.92, 0.0,0.35, 0.0] 1459253274.1
ToolPosition [X, Y, Z, A, B, C] time	工具末端的位置以及三個旋轉量	ToolPosition [433.59711426170867,0.028881929589094864, 601.4449734558293,3.1414002368275726, 1.0471367465304213,3.141453681799645] 1459253274.11
ToolForce [X, Y, Z] time	力模式施加的力	ToolForce [13.485958070668463,0.3785658886199012, 5.964988607372689] 1459253274.11’
ToolTorque [A, B, C] time	設置對應的三個扭矩參數	ToolTorque [13.485958070668463, 0.3785658886199012, 5.964988607372689] 1459253274.11’
JointAcceleration Float time	joint關節加速度值	JointAcceleration 0.4 1459253274.11’
JointVelocity Float time	joint關節速度值	JointVelocity 1.0 1459253274.11’
JointJerk Float time	關節選取最優的jerk	JointJerk 1.0 1459253274.11’
isCompliance Boolean time	判斷機器人狀態是否符合規范	isCompliance off 1459253274.11’
isReadyToMove Boolean time	判斷機器人是否執行完所有步驟	isReadyToMove true 1459253274.11’
isCollision Boolean time	檢測是否碰撞	isCollision false 1459253274.11’
isMastered Boolean time	是否為主程序	isMastered true 1459253274.11’
isJointOutOfRange Boolean time	是否超出設定值范圍	isJointOutOfRange false 1459253274.11’

另外一個表列出了可通過字符串調用的ROS主題以向KUKA-iiwa發送指令

訂閱主題名稱	描述	例子
setJointAcceleration F	設定/變更關節加速度值	’setJointAcceleration 0.4’
setJointVelocity F	設定/更改關節速度值	’setJointVelocity 1.0’
setJointJerk F	設置/更改關節Jerk速度值	’setJointJerk 1.0’
setPosition A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 ptp/lin	根據關節位置移動機器人手臂?？梢赃x擇點對點（ptp）或線性（lin）運動。float類型的角度值（以度為單位）可以在A1-7中替換。如果不需要移動任何軸，可以使用-代替值。該示例為除A2不變的每個軸分配新位置。	’setPosition 0 21 0 -100 0 60 0 ptp’
setPositionXYZABC X Y Z A B C ptp/lin	在機器人笛卡爾空間中移動機器人末端執行器?？梢赃x擇點對點（ptp）或線性（lin）運動。這會將機器人末端執行器移動到特定位置[x，y，z]方向[a，b，c]（浮點中的值）。如果不需要更改任何參數，可以使用-代替值。	’setPositionXYZABC 700 0 290 - 180 0 -180 lin’
MoveXYZABC X Y Z A B C	僅通過點對點（ptp）運動在機器人笛卡爾空間中移動機器人末端執行器。對于給定值（以毫米和度為單位），這會將機器人末端執行器沿特定方向[x，y，z]和/或方向[a，b，c]移動。	MoveXYZABC 10 20 0 30 0 0
MoveCirc X1 Y1 Z1 A1 B1 C1 X2 Y2 Z2 A2 B2 C2 BlendingOri	以給定的混合值將機器人末端執行器從第一個位置（ [x1 y1 z1 a1 b1c1]）的當前位置以弧形/圓周運動從其當前位置移動到第二個位置（[x2y2 z2 a2 b2 c2]） 。	MoveCirc 700 0 290 -180 0 -180 710 0 300 -180 0 -180 0.1
setCompliance X Y Z Z B C	在每個x，y，z，a，b和c中具有特定剛度的情況下激活機器人的Compliance模式。給定的示例僅在x和y直角坐標系中以非常低的剛度激活Compliance。	’setCompliance 10 10 5000 300 300 300’
resetCompliance	停用機器人的“合規性”模式	’resetCompliance’
resetCollision	如果檢測到任何碰撞，則重置碰撞	’resetCollision’
forceStop	停止機器人并刪除所有等待執行的機器人運動隊列	’forceStop’
setWorkspace xmin ymin zmin xmax ymax zmax	定義工作區邊界	‘SetWorkspace 100 -300 0 600 300 500’

ROS環境搭建

.........詳情請參考古月居文章

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ROS 之 KUKA iiwa编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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