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                        機械本科畢業設計范文——ros系統的機械臂開發框架

                        添加時間:2020/05/14 來源:未知 作者:admin
                        基于ros系統的Moveit是專門用于控制機械臂的集成化開發平臺,他集成了機械臂的運動規劃、操作控制、運動學、3D感知等算法,加快了機械臂的開發流程,同時ros系統的可視化界面rviz,可以實時檢測并顯示真實機械臂狀態,同時可以進行碰撞檢測,提高機械臂的安全
                        以下為本篇論文正文:

                          摘要:機械臂無論是在院?蒲羞是工業應用,都逐漸得到重視。對于機械臂的控制研究顯得尤為重要,ros(Robot Operating System)系統是一種分布式開發系統,基于ros系統的Moveit是專門用于控制機械臂的集成化開發平臺,他集成了機械臂的運動規劃、操作控制、運動學、3D感知等算法,加快了機械臂的開發流程,同時ros系統的可視化界面rviz,可以實時檢測并顯示真實機械臂狀態,同時可以進行碰撞檢測,提高機械臂的安全性能。

                          關鍵詞:機械臂; urdf; ros; Moveit;

                        機械臂

                        Abstract

                          the mechanical arm has been paid more and more attention to, whether in scientific research or industrial application. It is very important to study the control of manipulator. ROS (robot operating System) system is a distributed development system. Moveit based on ROS system is an integrated development platform specially used to control the manipulator. It integrates the motion planning, operation control, kinematics, 3D perception and other algorithms of the manipulator, speeding up the development process of the manipulator. At the same time, the visual interface of ROS system is rviz, It can detect and display the real status of the manipulator in real time, at the same time, it can carry out collision detection to improve the safety performance of the manipulator.

                          Keywords: manipulator; URDF; ROS; moveit;

                        目錄

                          1機械臂的導入┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅1

                          2 Moveit控制┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅2

                          3 結論與展望┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅3

                          參考文獻┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅┅┅ 4
                          
                          附錄┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅  ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅ ┅┅ 5

                          傳統機械臂的控制需要構建機械臂的運動學模型,最常見的是D-H模型,并通過變換矩陣運算進行逆運動學求解,從而到各個關節角進行機械臂末端運動軌跡控制,但在ros中只需要導入包含機械臂運動學特征的描述性文件urdf文件,通過Moveit的API接口,就可以通過編程進行機械臂的控制[1].

                          1機械臂的導入

                          圖1 機械臂配置包生成流程圖  

                          圖2 機械臂urdf文件導入rviz  

                          ros中使用的機械臂是使用包含機械臂運動學特征的描述性文件urdf文件,urdf文件可以直接通過編程獲得,也可以將機械臂的三維模型通過Solidworks插件,生成相應的urdf文件,通過此方法也是實際中常用并且快速的方法[2,3].然后將導出的urd文件導入Moveit配置助手,Moveit配置助手是將urdf文件生成用于運動規劃的功能包,在后期控制和可視化方面使用,具體流程圖和導入結果如圖1、圖2所示:

                          2 Moveit控制

                          MoveIt提供的名為move_group的主節點的高級系統架構,將所有單個組件組合在一起,以提供一組ros動作和服務供用戶使用,如圖3所示為其節點的通信示意圖:

                          圖3 move_group通信示意圖  

                          用戶可以通過以上圖所示的用戶接口訪問move_group節點提供的操作和服務[4],本文通過C++編程實現機械臂控制,控制程序中機械臂和Moveit連接的關鍵API如下:

                          本實驗的規劃組名字為"manipulator",這樣就可以通過Moveit對機械臂進行控制,通過此API可以控制機械臂向目標點運動,路徑是由Moveit中的路徑規劃器OMPL進行自動運動學求解,并按照其規劃路徑進行運動[5,6].

                          3 結論與展望

                          在ros平臺上通過Moveit進行機械臂開發研究,特別是在工業生產中,開發效率遠遠高于傳統的機械臂開發,基于ros系統的機械臂開發正逐漸的被開發人員接受使用和傳播,機械臂和視覺的結合,是機械臂方向的主流趨勢,他們的結合可以完成物品的識別、分揀、組裝等一系列工作,機械臂和工作臺系統的耦合,可以實現無人化工廠;趓os系統機械臂的研究任重而道遠,也終將會顯露光芒。

                          參考文獻
                          [1]孟韶南,梁雁冰,師恒;赗OS平臺的六自由度機械臂運動規劃[J].上海交通大學學報,2016,50(S1):94-97.
                          [2]John,J.Craig.Introduction to Robotics:Mechanics and Control,Third Edition[M].Pearson Education Asia Limited and China Machine Press,2006
                          [3] 表允晳,趙漢哲,鄭黎蝹,等。ROS機器人編程[M].ROBOTISCo.,Ltd.,2017
                          [4]徐方。工業機器人產業發展的現狀與發展[J].機器人技術與應用,2007(5):2-4.
                          [5]劉月祺,辛大欣,劉文強;贛ove It的六自由度機器臂軌跡規劃[A].中國自動化學會。2018中國自動化大會(CAC2018)論文集[C].中國自動化學會:中國自動化學會,2018:6.
                          [6]張法盛。6R機械臂運動規劃和控制平臺設計[D].北京:北京郵電大學,2018.

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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