服务机器人应用开发（中级） 课件 项目6 让机器人手臂运动

让机器人手臂运动项目6目录CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09上一个任务已经有了基础，学习了用程序控制机器人跳舞那么如何更精确的控制机器人手臂做更精细化的操作呢？项目导入13CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09项目任务通过“让机器人手臂运动”任务为载体，将会对人形机器人运动学，及其机械构造有一个全面的了解。学会搭建用来控制机器人三维仿真的软件环境，并可在模拟环境中对机器人进行算法测试。通过仿真环境的控制和理解，对机器人的运动学有一定程度的认识。01020325CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09学习目标（1）熟悉ROS基本知识和常用操作；（2）了解机器人运动学；（3）熟悉机器人位姿；（4）了解机器人坐标系。知识目标：（1）掌握ROS的升级；（2）掌握Gazebo仿真环境安；（3）熟悉Gazebo使用方法;（4）掌握在Gazebo中控制机器人手臂运动。技能目标：（1）培养质量意识（2）培养精益求精的探究精神（3）培养工匠精神职业素养目标：37CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03知识链接04项目准备05任务实施06任务评价07任务拓展08项目小结09ROS的发行版本（ROSdistribution）指ROS软件包的版本，其与Linux的发行版本（如Ubuntu）的概念类似。推出ROS发行版本的目的在于使开发人员可以使用相对稳定的代码库，直到其准备好将所有内容进行版本升级为止。因此，每个发行版本推出后，ROS开发者通常仅对这一版本的bug进行修复，同时提供少量针对核心软件包的改进。知识链接

ROS简介版本名称发布日期版本生命周期操作系统平台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知识链接ROS通讯架构ParameterService参数服务器Actionlib动作库Service服务Topic主题410知识链接

Topic主题Topic要经历下面几步的初始化过程：首先，publisher节点和subscriber节点都要到节点管理器进行注册。然后publisher会发布topic，subscriber在master的指挥下会订阅该topic。从而建立起sub-pub之间的通信。411Service通信是双向的，它不仅可以发送消息，同时还会有反馈。所以Service包括两部分，一部分是请求方（Clinet），另一部分是应答方/服务提供方（Server）。知识链接

Service服务412参数服务器（parameterserver）：与前两种通信方式不同，参数服务器也可以说是特殊的“通信方式”。特殊点在于参数服务器是节点存储参数的地方、用于配置参数，全局共享参数。参数服务器使用互联网传输，在节点管理器中实现整个通信过程。知识链接

Parameterserverrosparam命令作用rosparamsetparam_keyparam_value设置参数rosparamgetparam_key显示参数rosparamloadfile_name从文件加载参数rosparamdumpfile_name保存参数到文件rosparamdelete删除参数rosparamlist列出参数名称413Actionlib是ROS中一个很重要的库，类似service通信机制。当service通信不能很好的完成任务时候，actionlib则可以比较适合实现长时间的通信过程Action的工作原理是client-server模式，也是一个双向的通信模式。知识链接

Action414知识链接机器人运动学已知机器人中各运动副的运动参数，求末端执行器位姿。运动学正问题运动学逆问题机器人运动学问题415已知端执行器位姿，求各运动副的运动参数。知识链接

机器人运动学正逆问题Whereismyhand?DirectKinematicsHERE!HowdoIputmyhandhere?InverseKinematics:Choosetheseangles!运动学正问题运动学逆问题416点的位置描述{位置矢量}对于直角坐标系{A}，空间任一点P的位置可用3×1的列矢量表示。知识链接.位姿描述——点的位置描述

17AP的上标A代表参考坐标系｛A｝。417将一个n维空间点用n+1维坐标表示，则该n+1维坐标即为n维坐标的齐次坐标。知识链接位姿描述——齐次坐标18注意：（1

)点的齐次坐标齐次坐标的表示不是惟一的。418齐次坐标在Gazebo里，提供了最基础的三个物体，球体，圆柱体，立方体，利用这三个物体以及它们的伸缩变换或者旋转变换，可以设计一个最简单的机器人三维仿真模型。Gazebo提供了机器人的运动仿真，通过ModelEditor下的plugin，来添加我们需要验证的算法文件，就可以在Gazebo里对机器人的运动进行仿真。知识链接

Gazebo11-4月-25419CONTENT目录项目导入01项目任务02知识链接04项目准备05学习目标03任务评价07任务拓展08项目小结09任务实施06项目准备5211．一个大于等于4G的U盘作为启动盘；2．一个大于64G的U盘或移动硬盘（装系统镜像）；3．一台电脑，推荐配置：①2G双核处理器及以上；②2G内存及以上；③25G以上硬盘空间；④支持DVD驱动或者USB口；⑤支持上网。CONTENT目录项目导入01项目任务02知识链接04任务实施06学习目标03任务评价07任务拓展08项目小结09项目准备051．下载Ubuntu16.04的iso文件，下载网址：/16.04/。2．下载工具软件软件：RUFS，下载网址：https://rufus.akeo.ie。3．把制作好的启动U盘插入电脑，开机（或者重启）开始安装。任务实施

安装Ubuntu6231．配置Ubuntu软件中心2．修改源3．获取公钥，开始安装。任务实施

安装ROS6241．sudoapt-getinstallros-kinetic-gazebo-ros-control2.sudoapt-getinstallros-kinetic-ros-controllers3.启动Gazebo任务实施

安装Gazebo6251．从地址：/shaoyiwork/Yanshee_Fzstart

下载机器人模型2.打开Rviz后点击界面左下角的Add，添加RobotModel和TF的显示3.拖动JointStatePublishe窗口中每个关节的滑块来调整关节角度。任务实施

导入机器人模型2661．为模型添加gazebo标签并配置控制器2.通过代码，用正弦曲线驱动Gazebo环境中的机器人双臂有规律的摆动任务实施

通过代码驱动Gazebo环境中的机器人276CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03任务评价07项目准备05任务实施06知识链接04任务拓展08项目小结09任务评价07自我评价小组评价CONTENT目录项目导入01项目任务02学习目标03任务拓展08项目准备05任务实施06任务评价07知识链接04项目小结