| ROS学习系列 |
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如果从核心架构来说，ROS可以看成一个开发机器人控制软件的工具链。 所以，如果说开发机器人的流程，那么其本质就是怎么理解机器人系统。。 按照ROS目前给的主线，我觉得可以这样理解。 就是如何描述一个机器人。核心就是描述机器人的物理结构和运动学链。 这个部分ROS给出的是解决方案是URDF（unified robot description format）以及XACRO。通过编写URDF，可以给出一个机器人的通用描述。这部分ROS的wiki都有详细的介绍，可以参看。 MoveIt MoveIt可以说是ROS相当重量级的一个应用，它包含了控制机器人运动的核心功能，通过它，你就可以完成构建机器人控制的主要工作。 这个部分内容比较多，主要有如下几个模块。 Setup Assistant 向导工具，帮助配置MoveIt，我们真正使用的一个工具。通过它，我们就可以完成大部分配置工作，这些配置使得下述的模块都可以自动的正确工作。 运动学 通过对URDF的解析生成机器人的运动学求解方法，运动学中最困难的是逆运动学是用一个叫KDL（kinematics dynamics library）的库实现的，这个求解过程是基于数值计算方法的。如果想使用解析方法，好像OENRAVE提供了一个工具可以帮助生成解析方法的算法源代码。具体可以查看相关的wiki。 轨迹规划 机器人从一个关节姿态到另一个关节姿态的运动求解，ROS使用了一个叫OMPL的第三方库来实现这个功能，这个库是基于随机化算法的。moveit中还提供了一个时间参数化的控制点插值，将轨迹分为很多小点列，以方便控制器控制关节运动。 3D视觉 这个部分我也不太熟悉，应该就是跟机器人视觉传感器采集处理数据有关。 控制器接口 用来向和机器人关节控制器发送轨迹规划生成的位置信息。 Rviz 人机界面，用来提供人机交互功能。 其他各种模块 机器人控制器 控制器就是闭环控制的主要部分，就是要接收MoveIt的位置指令，并驱动控制各个关节的电机运动。对于不同的机器人，控制器都是不同的，所以这个部分需要按照机器人具体实现。不管如何设计，本质上，只要参照MoveIt中控制器接口自行进行设计即可。 ROS本身提供了ROS_CONTROL和ROS_CONTROLLER两个相关的软件包可以作为设计上的参考，在控制器中主要需要实现如下一些功能： 传感器、执行器的配置和驱动（如何让控制器正确的理解输入输出关系，正确的获得输入输出数据） 位置插补 闭环控制（PID） 安全监测 etc... 题外话： 有一个问题是，ROS本身不是一个实时的软件，所以在一些应用场合，机器人对实时性要求高的话，则需要解决控制器实时的问题。 如果没有商业的解决方案，个人推荐可以使用一个叫OROCOS的架构，跟ROS不同的是，OROCOS专注于实现底层系统级的实时控制和通讯。而且ROS和OROCOS社区的各种大牛已经完成了ROS和OROCOS的集成工作，可以让两个系统无缝的连接工作。 最后当上述内容完成后，一个最简单的可以驱动机器人运动的系统就搭建完成了。我们就可以在MoveIt提供的界面或者通过MoveIt提供的编程API（move_group）编程控制机器人了。 所以总结一下就是： 第一、建立机器人的模型 第二、配置机器人的MoveIt 第三、编写机器人的控制器（包括设备驱动） 第四、整合上述所有内容，最终控制机器人。 由于ROS本质上还是一个关于机器人知识系统共享的平台，所以它涵盖的内容要远远多于我上述所列的内容，更多的功能应用，对于有各种特殊需求的开发人员来说，还需要不断的深入。 文章来自知乎大神： 独孤放 |
