ROS ur10机械臂添加140夹爪全流程记录

ROS ur10机械臂添加140夹爪

系统版本：Ubuntu20.04

Ros版本：noetic

Moveit版本：moveit-noetic

参考博客：

ur3+robotiq ft sensor+robotiq 2f 140配置rviz仿真环境_有末端力传感器的仿真环境-CSDN博客

UR5机械臂仿真实例（三）1 末端添加robotiq夹爪 [ubuntu20.04+ROSnoetic+gazebo11]_ros机械臂中添加夹具-CSDN博客

前提条件：ros系统，Moveit环境，Gazebo仿真环境运行正确

ROS+Moveit!+Rviz配置流程：

ROS系统&Moveit！安装指南：

1.2.4 安装 ROS · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

01 安装UR工具包与驱动

source /opt/ros/melodic/setup.bash

mkdir -p ur_ws/src && cd ur_ws

# 下载fmauch_universal_robot（注意分支）

git clone -b calibration_devel https://github.com/fmauch/universal_robot.git src/fmauch_universal_robot

# 下载Universal_Robots_ROS_Driver驱动

git clone https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver.git src/Universal_Robots_ROS_Driver

# 更新 -qq代表除非报错，否则不输出

sudo apt update -qq

sudo apt-get upgrade

# 更新依赖（这一步需要有梯子，不然可能会超时，超时执行下一步即可，只要一开始安装ros时执行成功过即可）

rosdep update

# 安装依赖 -y表示出现 y/N选项 直接执行y

rosdep install --from-paths src --ignore-src -y

# 编译

catkin_make

# 激活当前工作空间，并写入

echo "source ~/ur_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

02 仿真测试

# 启动gazebo

# 注意是ur10_bringup.launch，而不是ur10.launch

roslaunch ur_gazebo ur10_bringup.launch

# 启动move it规划

roslaunch ur10_moveit_config ur10_moveit_planning_execution.launch sim:=true

# 启动rviz

# 注意后面要给出rviz_config的地址

roslaunch ur10_moveit_config moveit_rviz.launch rviz_config:=$(rospack find ur10_moveit_config)/launch/moveit.rviz

03 连接夹爪与机械臂

1.下载robotiq工具包

git clone https://github.com/jr-robotics/robotiq.git src/robotiq

2.修改ur.xacro模型

ur_description/urdf/ur.xacro中添加以下代码（注意xacro:include标签应在文件首）

<!--继承robotiq_arg2f_140宏-->

<xacro:include filename="$(find robotiq_2f_140_gripper_visualization)/urdf/robotiq_arg2f_140_macro.xacro"/>

<!--调用robotiq_arg2f_140，加入夹爪的link和joint-->

<xacro:robotiq_arg2f_140

prefix=""

transmission_hw_interface="$(arg transmission_hw_interface)"

/>

3. 断开夹爪与base_link连接

注释与修改

robotiq-noetic-devel/robotiq_2f_140_gripper_visualization/urdf/robotiq_arg2f_140_macro.xacro中base_link连接

195<!--link name="${prefix}base_link"/-->

197<parent link="${prefix}tool0" />

4. 启动测试

catkin_make

source devel/setup.bash

roslaunch ur_description view_ur10.launch

检查能否正常移动夹爪与机械臂

04 配置gazebo仿真环境

1.修改模型关节连接关系

“世界”连接到“机械臂基类”，添加夹爪 机械臂末关节链接至“夹爪基类”

修改文件：ur_gazebo/urdf/ur.xacro

<link name="world"/>

<joint name="world_joint" type="fixed">

<parent link="world"/>

<child link="base_link"/>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>

</joint>

倒数第二行添加如下

<xacro:include filename="$(find robotiq_2f_140_gripper_gazebo)/urdf/robotiq_arg2f_140_macro.xacro" />

<!-- parameters -->

<xacro:arg name="transmission_hw_interface" default="hardware_interface/EffortJointInterface"/>

<xacro:robotiq_arg2f_140_gazebo

prefix=""

transmission_hw_interface="$(arg transmission_hw_interface)"/>

<joint name="robotiq_hand_joint" type="fixed">

<parent link="wrist_3_link"/>

<child link="robotiq_arg2f_base_link"/>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>

</joint>

2.修改关节与运动控制插件

Robotiq2f140 gripper有被动关节（Mimic Joint），标准Gazebo不支持Mimic关节仿真， 所以需要安装一个插件。在一、实现rviz中ur5与robotiq85的连接和控制的基础上，下载plugins，然后catkin_make编译。

cd ~/catkin_ws/src

git clone GitHub - roboticsgroup/roboticsgroup_gazebo_plugins: Collection of small gazebo plugins for ROS

cd ~/catkin_ws

catkin_make

打开robotiq_2f_140_gripper_gazebo/urdf/robotiq_arg2f_140_macro.xacro，修改以下两处。

将插件名字改为“libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so”；

<plugin filename="libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so" name="${prefix}mimic_robotiq_140_1">

<plugin filename="libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so" name="${prefix}mimic_robotiq_140_2">

<plugin filename="libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so" name="${prefix}mimic_robotiq_140_3">

<plugin filename="libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so" name="${prefix}mimic_robotiq_140_4">

<plugin filename="libroboticsgroup_gazebo_mimic_joint_plugin.so" name="${prefix}mimic_robotiq_140_5">

将100行左右这段代码注释掉。因为在fmauch_universal_robot/ur_gazebo/urdf/ur_macro.xacro中已经添加了这个插件，不再重复添加。

<!--

Inject Gazebo ROS Control plugin, which allows us to use ros_control

controllers to control the virtual robot hw.

-->

<!--<gazebo>-->

<!--<plugin name="ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">-->

<!--</plugin>-->

<!--</gazebo>-->

3.加载控制器参数

打开robotiq_2f_140_gripper_gazebo/config/

robotiq_2f_140_gripper_controllers.yaml

修改gripper_controller的类型和关节。

增添以下代码

gripper_controller:

type: effort_controllers/JointTrajectoryController

gains:

finger_joint: {p: 10, d: 0.1, i: 1, i_clamp: 1}

joints:

- finger_joint

action_monitor_rate: 20

goal_tolerance: 0.002

max_effort: 100

stall_velocity_threshold: 0.001

stall_timeout: 1.0

4.ur5_bringup.launch中修改controllers参数值

修改ur_gazebo/launch中ur10_bringup.launch启动三个控制器：关节状态发布、机械臂关节控制、夹爪关节控制。

<arg name="controllers" default="joint_state_controller pos_joint_traj_controller gripper_controller" doc="Controllers that are activated by default."/>

此处曾因与后面Moveti！配置命名空间不一致导致严重bug

可以先不修改，文档最后有详细说明

启动测试

到这一步应该可以在gazebo里面看到加了夹爪的模型了。

cd ~/catkin_ws/

catkin_makesource devel/setup.bash

roslaunch ur_gazebo ur10_bringup.launch

(gazebo启动流程launch->ur.xacro->ur_macro.xacro&robotiq_arg2f_140_macro.xacro->config/controllers->启动)

可能的错误：

1.Failed to find root link: Two root links found: [base_link] and [world]

原因：根节点过多

解决方法：将robotiq_arg2f_140.xacro或ur.xacro中其中一个的worldlink模块注释掉就可以解决

2.gazebo--SpawnModel: Failure - model name mrobot already exists.解决办法

原因：用gazebo打开机器人模型后，保存了world，此时的新world比原world多了机器人模型mrobot，所以重新运行launch时提示名字为mrobot的模型已经存在与world中

解决办法：将gazebo_ros功能包中的empty_world.launch复制到自己的功能包中，并把world_name的参数值改成保存后的world地址，运行empty_world.launch，将里面的机器人模型删除再重新保存即可。

由于gazebo的特性，每一次加载后模型都会保存到world，当模型加载位置有模型时不会覆盖而是不加载，所以在调试时每次关闭gazebo前要删除加载的模型

05 配置Moveit!运控平台

前置工作：因为Moveit!生成模型时不接受空参数或地址，所以我们要对机械臂模型加载模块进行修改

将fmauch_universal_robot/ur_gazebo/urdf/ur.xacro中的

<xacro:arg name="joint_limit_params" default=""/>

<xacro:arg name="physical_params" default=""/>

<xacro:arg name="kinematics_params" default=""/>

<xacro:arg name="visual_params" default=""/>

改为

<xacro:arg name="joint_limit_params" default="$(find ur_description)/config/ur10/joint_limits.yaml"/>

<xacro:arg name="physical_params" default="$(find ur_description)/config/ur10/physical_parameters.yaml"/>

<xacro:arg name="kinematics_params" default="$(find ur_description)/config/ur10/default_kinematics.yaml"/>

<xacro:arg name="visual_params" default="$(find ur_description)/config/ur10/visual_parameters.yaml"/>

1.开始配置

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

（1）选择模型文件

（2）自动设置碰撞矩阵

（3）设置虚拟关节

（4）设置规划组

（5）添加joints

（6）夹爪不需要运动学求解器

（7）设置自定义姿势

（8）设置末端执行器

（9）assive Joints被动关节

（10）Controllers控制器

首先，点击Auto Add FollowJointsTrajectoryControllers For Each Planning Group自动生成controllers。

为了实现moveit对gazebo中机械臂的控制，我们需要确保命名空间一致，即控制器名称要统一。参考fmauch_universal_robot/ur_gazebo/config/ur10_controllers.yaml，设置两个controllers的Name和Type。

（11）模拟

对仿真源文件的等价修改，跳过

（12）3D感知

暂时不需要，跳过

（13）作者署名

略

（14）生成config文件

结果演示

可能存在的问题：

命名空间不一致

修改位置ur_control.launch.xml

<arg name="controllers" default="joint_state_controller manipulator_controller gripper_controller"/>

<arg name="stopped_controllers" default="manipulator_controller gripper_controller"/>

ur10_bringup.launch

<arg name="controllers" default="joint_state_controller manipulator_controller gripper_controller" doc="Controllers that are activated by default."/>

<arg name="stopped_controllers" default="joint_group_pos_controller" doc="Controllers that are initally loaded, but not started."/>

绝大部分控制失败都是由命名空间不一致引起的，此处应重点注意排查