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  • 机械臂简介 机械臂是指高精度,多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 安全防爆等领域得到广泛应用。...这里我们主要讲解臂杆型机械臂,如 运动...

    参考文章:https://blog.csdn.net/noahzuo/article/details/53908141

     

     

    机械臂简介

    机械臂是指高精度,多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性,对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹,从而级联构成末端位姿

    这里我们主要讲解臂杆型机械臂,如图

     运动原理

    这里我们先从最简单的讲起,二维的机械臂如下图,这里分为L1大臂和L2小臂

    那么这二维的机械臂的末端位置由大臂的角度和小臂的角度,以及这两臂的长所决定。

    我们先假设大臂靠墙的坐标是(0,0),有了原点,要算L2末端坐标,这里涉及到运动学。

    运动学正解(Forward kinematics)

        通过各个关节的角度和臂长算出L2末端的坐标,这叫正解

    运动学逆解(Inverse kinematics)

        通过L2末端的坐标,计算出各个关节的角度,这叫逆解

    可以通过几何分析来进行FK和IK的解算(当然解算的方式有很多种,比如DH法等等,这里用简单的几何法讲解)

     

    几何分析

    运动学逆解(Inverse kinematics)

    L2的末端有一个活动范围(reachable workspace),当解算IK开始的时候,就需要先确保末端关节在这个活动范围内:

    |L1-L2|\leq \sqrt{X^2+Y^2} \leq L1+L2

    L2的末端的坐标位置确定之后,L1和L2臂对应的两个关节偏转角度\theta 1\theta 2就可以通过几何方法确定了。

    令L2的末端的最终坐标位置为(X,Y),连接首关节和尾关节后,可以分析出最终解应该有两个,这两个解关于直线(0,0)到(X,Y)对称。

    最终可以使用余弦定理来计算出最终的\theta 1\theta 2,推导过程如下:

    \cos (\theta T) = \frac{X}{\sqrt{X^2+Y^2}}
    因此有:

    \theta T = \arccos (\frac{X}{\sqrt{X^2+Y^2}})


    余弦定理:


    余弦定理:

    A^2 = B^2 + C^2 - 2BC\cos(\alpha )

    根据余弦定理,将值代入公式得

    L2^2 = L1^2 + (\sqrt{X^2 + Y^2})^2 - 2L1\sqrt{X^2 + Y^2}\cos(\theta 1-\theta T)

     

    2L1\sqrt{X^2+Y^2} \cos(\theta 1 - \theta T) = L1^2 + X^2 + Y^2 - L2^2

     

    \cos (\theta1 - \theta T) = \frac{L1^2 + X^2 + Y^2 - L2^2}{2L1 \sqrt{X^2+Y^2}}

     

    \theta1 = \arccos( \frac{L1^2 + X^2 + Y^2 - L2^2}{2L1 \sqrt{X^2+Y^2}}) + \theta T


    根据余弦定理:

    \cos(180 - \theta2) = - \cos(\theta2) = \frac{L1^2 + L2^2 - X^2 - Y^2}{2L1L2}


    有:

    \theta2 = \arccos(\frac{X^2 + Y^2 - L1^2 - L2^2}{2L1L2})

     

    这样得到了关节旋转角度\theta 1\theta 2,注意的是cos函数是偶函数,因此需要考虑到±θ的情况。

     

    运动学正解(Forward kinematics)

    x1,x2,y1,y2分别是蓝色线段部分

    由于x1和x2是平行的,所以L1和x1所成角度,和L1和x2所成角度相同,所以有

    \theta3 = 90 - \theta1

    根据三角函数:

    x1 = \cos(\theta 1) L1

    x2 = \sin(\theta3 + \theta2)L2

    y1 = \sin(\theta1)L1

    y2 = \cos(\theta3 + \theta2)L2

    X = x1 + x2         代入上式得          X = \cos(\theta 1) L1 + \sin(\theta3 + \theta2)L2 

     

    Y = y1 + y2          代入上式得          Y = \sin(\theta1)L1 + \cos(\theta3 + \theta2)L2

     

    软件模拟实现

    根据上面的推导的几何公式,写一个模拟的2d机械臂试试看,软件用的processing。

    PVector P = new PVector(20,50);
    //Version 1.1-fix coordinate
    
    //坐标轴偏移坐标
    float coordsetoffx,coordsetoffy;
    
    //IK运算,大小臂夹角,平面投影直线夹角
    float [] IKrst  = new float[3];
    
    //大小臂长度
    float bigL = 200,smallL = 200;
    
    class arm
    {
      //单臂建模为射线
      //位置,方向,长度,坐标偏移
      PVector position;
      PVector vector;
      float L;
      float coordsetoffx,coordsetoffy;
      
      arm(PVector a,float lengths)
      {
        vector = new PVector(random(-1,1),random(-1,1)).normalize();
        position = a;
        L = lengths;
        coordsetoffx = 0;
        coordsetoffy = 0;
      }
      
      arm(PVector a,float lengths,float cx,float cy)
      {
        vector = new PVector(random(-1,1),random(-1,1)).normalize();
        position = a;
        L = lengths;
        coordsetoffx = cx;
        coordsetoffy = cy;
        
      }
      
      //设置方向向量
      void setVector(PVector a)
      {
        vector = a.normalize();
      }
      
      //设置位置
      void setPosition(PVector a)
      {
        position = a;
      }
      
      //获取臂末端位置
      PVector getLPosition()
      { 
    
        return PVector.add(position,PVector.mult(vector,L));
        
      }
      //绘制臂
      void display()
      {
        PVector temp = PVector.mult(vector,L);
        line(coordsetoffx+position.x,coordsetoffy+position.y,coordsetoffx+position.x+temp.x,coordsetoffy+position.y+temp.y);
    
      }
      
      
    
    }
    
    //向量坐标变换,将y值翻转
    PVector tranPvector(PVector a)
    {
      //return new PVector(a.x,-a.y,a.z);
      return new PVector(a.x,-a.y);
    }
    
    
    //IK
    float [] IK(float x,float y,float L1,float L2)
    {
      //依次是平面直线夹角,大臂夹角,小臂夹角
      float ctaT;
      float cta1;
      float cta2;
      
      float [] ctasuzu  = new float[3];
      
      ctaT = acos(x/sqrt(x*x+y*y));
      //如果坐标0以下翻转角度加减
      if(y < 0)
      {
        ctaT = -ctaT;
      }
      
      cta1 = acos((L1*L1+x*x+y*y-L2*L2)/(2*L1*sqrt(x*x+y*y)))+ctaT;
      cta2 = acos((x*x+y*y-L1*L1-L2*L2)/(2*L1*L2));
      
      ctasuzu[0] = ctaT;
      ctasuzu[1] = cta1;
      ctasuzu[2] = cta2;
      
      return ctasuzu;
      
      
    }
    
    
    
    
    //声明arm类的2个变量
    arm arm1,arm2,arm3;
    
    void setup()
    {
      size(700,700);
      //坐标偏移取窗口中心
      coordsetoffx = width/2;
      coordsetoffy = height/2;
      
      //大臂位置,长度,坐标偏移,
      arm1 = new arm(new PVector(0,0),bigL,coordsetoffx,coordsetoffy);
      //方向
      arm1.setVector(tranPvector(new PVector(0.5,1)));
      
      //将大臂的末端位置给小臂,臂长,坐标偏移
      arm2 = new arm(arm1.getLPosition(),smallL,coordsetoffx,coordsetoffy);
    
      //knift head
      arm3 = new arm(arm2.getLPosition(),20,coordsetoffx,coordsetoffy);
    
      background(255);
    }
    
    void draw()
    {
        background(255);
      
        //映射鼠标到坐标系
        IKrst = IK(map(mouseX,0,width,-width/2,width/2),map(mouseY,height,0,-height/2,height/2),bigL,smallL);
        
        println("position: "+map(mouseX,0,width,-width/2,width/2)+" "+map(mouseY,height,0,-height/2,height/2));
        println("C: "+degrees(IKrst[0])+" "+degrees(IKrst[1])+" "+degrees(IKrst[2])+" ");
        //println("arm2:"+arm2.getLPosition().x,arm2.getLPosition().y);
        //println("arm1:"+arm1.getLPosition().x,arm1.getLPosition().y);
        
        
        float xx = cos(IKrst[1]);
        float yy = sin(IKrst[1]);
        
        float xx2 = cos((IKrst[1]-IKrst[2]));
        float yy2 = sin((IKrst[1]-IKrst[2]));
        
        
        arm1.setVector(tranPvector(new PVector(xx,yy)));
        
        arm2.setPosition(arm1.getLPosition());
        arm2.setVector(tranPvector(new PVector(xx2,yy2)));
      
        arm3.setPosition(arm2.getLPosition());
        arm3.setVector(tranPvector(new PVector(xx2,yy2)));
      
        stroke(0);
        arm1.display();
        arm2.display();
        stroke(255,0,0);
        arm3.display();
        
        noStroke();
        fill(0,128,0);
        ellipse(coordsetoffx+arm2.getLPosition().x,coordsetoffy+arm2.getLPosition().y,10,10);
        
        fill(255,0,0);
        ellipse(coordsetoffx+arm3.getLPosition().x,coordsetoffy+arm3.getLPosition().y,10,10);
    
    
      
    }
    
    void mousePressed()
    {
    
    
    }

    实现效果

     

    2维的机械臂运动学原理知道了,接下来讲讲3维的3轴机械臂的运动学正反解。

     

    第二篇:grbl控制3轴机械臂 原理 实现 (二) 之3D机械臂模拟及实现

     

     

    展开全文
  • 最后在车间实现对机械臂控制性能的测试,主要包括机械臂重复定位精度的测量、机械臂绝对定位精度的测量及机械臂系统的锚护实验。通过对试验数据的对比和分析可知测试结果均满足设计要求,验证了运动控制系统的有效性...
  • 所以新做了一个平面三自由度机械臂,如下机械臂的质量均为10,z轴的惯量为1.05. 算法原理 欧拉拉格朗日法求动力学方程 首先,需要使用拉格朗日法求出机械臂的动力学方程: H(q)q¨+C(q,q)q+G(q)=τH(q) \ddot{...

    基于simulink和adams的机械臂自适应控制

    github地址

    https://github.com/zzy5510/adaptive_arm_simulink

    模型构建

    本想基于原来的七自由度机械臂做自适应控制,但发现自适应控制需要用到线性化的动力学参数矩阵,七自由度机械臂的参数矩阵太庞大和复杂了。所以新做了一个平面三自由度机械臂,如下图:
    在这里插入图片描述
    机械臂的质量均为10,z轴的惯量为1.05.

    算法原理

    欧拉拉格朗日法求动力学方程

    首先,需要使用拉格朗日法求出机械臂的动力学方程:
    H(q)q¨+C(q,q)q+G(q)=τH(q) \ddot{q}+C(q, q) q+G(q)=\tau
    拉格朗日法的具体实现可以有不同的方法。本项目采用了霍伟《机器人动力学与控制》中的方法,比较便于编程实现。具体如下:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    需要注意以下几点:
    1.该方法不依赖于建系方法,即普通DH和改进DH都可应用。但推荐使用改进DH,因为公式中的连杆i质心的坐标是在i系中表达的,如果采用普通DH,这一坐标随关节角度将变化。
    2.惯性张量I以坐标系的原点为原点,并不以杆的质心为原点。
    这部分算法的代码来自https://www.jianshu.com/p/6d04539f1cfe

    自适应控制

    本项目假定连杆3由于抓取了未知物体,质量和转动惯量变为未知。因此需要采用自适应算法来实现对机械臂的控制。算法的思路来自《漂浮基单_双臂空间机器人捕获目标过程接触碰撞动力学分析与镇定控制
    设定系统位置误差为
    e=qdqe=q_{d}-q
    定义增广误差:
    s=e˙+λes=\dot{e}+\lambda e
    定义参考输入角速度和角加速度:
    η=q˙d+λe\eta =\dot{q}_{d}+\lambda e
    η˙=q¨d+λe˙\dot{\eta} =\ddot{q}_{d}+\lambda \dot{e}
    带入动力学表达式,得到:
    Hs˙+Cs=Hη¨+Cη˙τH \dot{s}+Cs=H \ddot{\eta}+ C \dot{\eta}-\tau
    设计控制输入力矩为:
    τ=H^η¨+C^η˙+Ks\tau=\hat{H} \ddot{\eta}+ \hat{C} \dot{\eta}+Ks
    其中,H^\hat{H}C^\hat{C}代表对H和C的估计。将该式带入上式:
    Hs˙+Cs+Ks=WϕH \dot{s}+Cs+Ks=W\phi
    其中,
    Wϕ=(HH^)η¨+(CC^)η˙W\phi=(H-\hat{H})\ddot{\eta}+(C-\hat{C})\dot{\eta}
    ϕ\phi是待估计的动力学参数的真实值与估计值的差组成的列向量,即为[m3;Iz3]。该公式实际上将动力学参数与运动学参数q,q˙\dot{q},q¨\ddot{q}的分离,完成了动力学参数的线性化。
    最后,用自适应律:
    ϕ=γWTs\phi=-\gamma W^{\mathrm{T}}s
    来更新动力学参数。关于自适应控制的稳定性证明略。

    simulink控制图

    在这里插入图片描述
    四个函数分别为输入,s和η\eta的计算,自适应计算器,控制器。

    运行效果

    当输入为正弦信号时,机械臂运动跟踪效果如下:
    在这里插入图片描述
    跟踪效果还是非常好的。然而,对参数的估计并没有收敛到真值:
    在这里插入图片描述
    这是因为正弦输入信号不满足持续激励(PE)条件。尽管输出可以收敛到真值,但参数估计却无法收敛到真值。这也是自适应控制的一大特点。
    当输入恒加速度信号时,跟踪效果也不错。
    在这里插入图片描述
    然而,对参数的估计依然不收敛。非常迷惑,加速度信号理论上是满足PE条件的。多次调试后依然不收敛。这个问题先放在这里,以后解决吧。
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 在创建自己的机械臂的时候需要一个动作服务器controller和RobotHW与moveit进行对接,如下,而幸运的是这些都已经被写好了框架,下面就来看看原理与实现吧。 参考: http://wiki.ros.org/ros_control ...

    在创建自己的机械臂的时候需要一个动作服务器controller和RobotHW与moveit进行对接,如下图,而幸运的是这些都已经被写好了框架,下面就来看看原理与实现吧。
    参考:
    http://wiki.ros.org/ros_control
    https://github.com/ros-controls/ros_control/wiki
    hardware_interface::RobotHW Class Reference

    先上几张图有下整体印象。
    在这里插入图片描述
    下面是一些常用的控制器接口。
    在这里插入图片描述
    一个最简单的控制环就如下图这样:读取硬件状态-控制器管理器更新-写命令到硬件
    在这里插入图片描述
    下面开始写一个标准接口。
    假设我们有一个带有2个关节的机器人:关节A和B。两个关节都是位置控制模式。 在这种情况下,你的机器人应该提供标准的JointPositionInterfaceJointStateInterface,这样它就可以重用所有已编写的控制器来使用JointPositionInterfaceJointStateInterface
    MyRobot类:

    #include <hardware_interface/joint_command_interface.h>
    #include <hardware_interface/joint_state_interface.h>
    #include <hardware_interface/robot_hw.h>
    
    class MyRobot : public hardware_interface::RobotHW//继承hardware_interface::RobotHW类
    {
    public:
      MyRobot() 
     { 
       // connect and register the joint state interface
       hardware_interface::JointStateHandle state_handle_a("A", &pos[0], &vel[0], &eff[0]);
       jnt_state_interface.registerHandle(state_handle_a);//读状态
    
       hardware_interface::JointStateHandle state_handle_b("B", &pos[1], &vel[1], &eff[1]);
       jnt_state_interface.registerHandle(state_handle_b);
    
       registerInterface(&jnt_state_interface);
    
       // connect and register the joint position interface
       hardware_interface::JointHandle pos_handle_a(jnt_state_interface.getHandle("A"), &cmd[0]);//写命令
       jnt_pos_interface.registerHandle(pos_handle_a);
    
       hardware_interface::JointHandle pos_handle_b(jnt_state_interface.getHandle("B"), &cmd[1]);
       jnt_pos_interface.registerHandle(pos_handle_b);
    
       registerInterface(&jnt_pos_interface);
      }
    
    private:
      hardware_interface::JointStateInterface jnt_state_interface;
      hardware_interface::PositionJointInterface jnt_pos_interface;
      double cmd[2];
      double pos[2];
      double vel[2];
      double eff[2];
    };
    

    那么这段代码如何实际控制你的机器人呢?

    • 上述功能旨在使控制器管理器controller manager(以及控制器管理器内的控制器)能够访问机器人的关节状态以及机器人的命令。 当控制器管理器运行时,控制器将读取机器人中的posveleff变量,并将所需的命令写入cmd变量。
    • 确保posveleff变量始终具有最新的关节状态joint states是你的工作,你还需要确保写入cmd变量的内容由机器人执行。 为此,你可以向机器人类添加read()write()函数。 在你的main()中可以这样写:
    main()
    {
      MyRobot robot;
      controller_manager::ControllerManager cm(&robot);
    
      while (true)
      {
         robot.read();
         cm.update(robot.get_time(), robot.get_period());
         robot.write();
         sleep();
      }
    }
    

    如上图所示,我们不仅限于从一个单一接口继承。 机器人可以提供任意数量的接口。 例如,你的机器人可以提供PositionJointInterfaceVelocityJointInterface等等。

    举个例子

    写一个控制器,通过roslaunch启动。先看效果,后面上全套代码,可以直接复制粘贴使用。
    可以看到话题如下:
    在这里插入图片描述
    可以通过rqt中的Joint trajectory controller控制
    在这里插入图片描述
    通过配置moveit中的controllers.yaml保持话题名一致来实现moveit对控制器的控制:

    controller_list:
      - name: /dh_arm_controller 
        action_ns: "follow_joint_trajectory"
        type: FollowJointTrajectory
        default: true
        joints:
          - arm_joint_1
          - arm_joint_2
          - arm_joint_3
          - arm_joint_4
    
    
    joints:
          - arm_joint_1
          - arm_joint_2
          - arm_joint_3
          - arm_joint_4
    
    

    规划运行时发送的数据效果:
    在这里插入图片描述

    • 文件树:
      ├── CMakeLists.txt
      ├── config
      │ └── dh_arm_control.yaml
      ├── include
      │ └── dhrobot_controller
      │ └── arm_hardware_interface.h
      ├── launch
      │ └── arm_ros_control.launch
      ├── package.xml
      └── src
      └── arm_hardware_interface.cpp

    • dh_arm_control.yaml

    dh_arm_controller:
      type: position_controllers/JointTrajectoryController
      joints:
         - arm_joint_1
         - arm_joint_2
         - arm_joint_3
         - arm_joint_4
    
      constraints:
          goal_time: 0.5
          stopped_velocity_tolerance: 0.2
      stop_trajectory_duration: 0
      state_publish_rate:  20
      action_monitor_rate: 10
    
    
    • arm_hardware_interface.h
    
    
    #ifndef ARM_HW_INTERFACE
    #define ARM_HW_INTERFACE
    
    #include <ros/ros.h>
    #include <urdf/model.h>
    #include <pthread.h>
    #include <time.h>
    
    #include <boost/shared_ptr.hpp>
    #include <boost/thread.hpp>
    #include <boost/thread/mutex.hpp>
    
    #include <std_msgs/Float64.h>
    #include <sensor_msgs/JointState.h>
    #include <dynamixel_msgs/JointState.h>
    
    #include <hardware_interface/joint_command_interface.h>
    #include <hardware_interface/joint_state_interface.h>
    #include <hardware_interface/robot_hw.h>
    
    #include <controller_manager/controller_manager.h>
    #include <controller_manager_msgs/ListControllers.h>
    
    class ArmHWInterface : public hardware_interface::RobotHW
    {
    public:
        ArmHWInterface();
        void read(const dynamixel_msgs::JointStateConstPtr &msg);
        void publishCmd();
        ros::NodeHandle getnode();
    
    private:
        hardware_interface::JointStateInterface jnt_state_interface;
        hardware_interface::PositionJointInterface jnt_cmd_interface;
        double cmd[5];
        double pos[5];
        double vel[5];
        double eff[5];
    
        controller_manager_msgs::ListControllersRequest list_req;
        controller_manager_msgs::ListControllersResponse list_resp;
    
        bool loaded_flag;
    
        ros::NodeHandle _n;
        ros::Publisher pub_cmd[5];
        std_msgs::Float64 cmd_msg[5];
        ros::Time start_time_;
        ros::Duration start_dur_;
    
        ros::Subscriber sub_js[5];
        ros::ServiceClient client_controller_list;
    
    };
    
    #endif
    
    
    • arm_ros_control.launch
    <launch>    
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find dhrobot_description)/urdf/dhrobot.urdf.xacro'" />
    
      <node name="arm_hardware_interface" pkg="dhrobot_controller" type="arm_hardware_interface" output="screen"/>
      
      <rosparam file="$(find dhrobot_controller)/config/dh_arm_control.yaml" command="load"/>
      <node name="dh_arm_controller_spawner" pkg="controller_manager" type="controller_manager" args="spawn dh_arm_controller" respawn="false" output="screen"/>
    </launch>
    
    
    • arm_hardware_interface.cpp
    
    
    #include "dhrobot_controller/arm_hardware_interface.h"
    
    boost::mutex Arm_io_mutex;
    
    ArmHWInterface::ArmHWInterface()
    {
        for(int i=0; i<4; i++)
        {
            std::string joint_cmd_name="arm_joint_";
            std::string joint_state_name="arm_joint_";
            std::string joint_num=boost::lexical_cast<std::string>(i+1);
            joint_cmd_name.append(joint_num);
            joint_state_name.append(joint_num);
            joint_cmd_name.append("_controller/command");
            joint_state_name.append("_controller/state");
            pub_cmd[i]=_n.advertise<std_msgs::Float64>(joint_cmd_name, 1);
            sub_js[i]=_n.subscribe(joint_state_name, 1, &ArmHWInterface::read, this);
            client_controller_list=_n.serviceClient<controller_manager_msgs::ListControllers>("/controller_manager/list_controllers");
            loaded_flag=false;
        }
    
        for(int i=0; i<4; i++)
        {
            std::string joint_name="arm_joint_";
            std::string joint_num=boost::lexical_cast<std::string>(i+1);
            joint_name.append(joint_num);
            hardware_interface::JointStateHandle jnt_state_handle_tmp(joint_name, &pos[i], &vel[i], &eff[i]);
            jnt_state_interface.registerHandle(jnt_state_handle_tmp);
        }
    
        registerInterface(&jnt_state_interface);
    
        for(int i=0; i<4; i++)
        {
            std::string joint_name="arm_joint_";
            std::string joint_num=boost::lexical_cast<std::string>(i+1);
            joint_name.append(joint_num);
            hardware_interface::JointHandle jnt_handle_tmp(jnt_state_interface.getHandle(joint_name), &cmd[i]);
            jnt_cmd_interface.registerHandle(jnt_handle_tmp);
        }
    
        registerInterface(&jnt_cmd_interface);
    
        start_time_=ros::Time::now();
        start_dur_.operator +=(ros::Duration(3));
    }
    
    void ArmHWInterface::publishCmd()
    {
        if(ros::Time::now()-start_time_<start_dur_)
            return;
        for(int i=0; i<4; i++)
        {
            cmd_msg[i].data=cmd[i];
            pub_cmd[i].publish(cmd_msg[i]);
        }
    }
    
    void ArmHWInterface::read(const dynamixel_msgs::JointStateConstPtr &msg)
    {
        if(msg->motor_ids.size()<=0)
        {
            return;
        }
        if(msg->motor_ids[0]>6 || msg->motor_ids[0]<0)
        {
            return;
        }
        int msg_num=msg->motor_ids[0];
        double bm=msg->current_pos-pos[msg_num];
        boost::mutex::scoped_lock lock(Arm_io_mutex);
        pos[msg_num]=msg->current_pos;
        if(ros::Time::now()-start_time_>start_dur_)
        {
            if(bm>=0)
                vel[msg_num]=msg->velocity;
            else
                vel[msg_num]=-1*msg->velocity;
        }
        else
            vel[msg_num]=0;
    
        if(fabs(vel[msg_num])<1.2)
            vel[msg_num]=0;
    
        eff[msg_num]=msg->load;
    }
    
    ros::NodeHandle ArmHWInterface::getnode()
    {
        return _n;
    }
    
    static void timespecInc(struct timespec &tick, int nsec)
    {
      int SEC_2_NSEC = 1e+9;
      tick.tv_nsec += nsec;
      while (tick.tv_nsec >= SEC_2_NSEC)
      {
        tick.tv_nsec -= SEC_2_NSEC;
        ++tick.tv_sec;
      }
    }
    
    void* update_loop(void* threadarg)
    {
        controller_manager::ControllerManager *c=(controller_manager::ControllerManager *)threadarg;
        ros::Rate r(50);
        ros::Duration d(0.02);
    
        while(ros::ok())
        {
            boost::mutex::scoped_lock lock(Arm_io_mutex);
            c->update(ros::Time::now(), d);
            lock.unlock();
            r.sleep();
        }
    }
    
    int main(int argc, char** argv)
    {
        ros::init(argc,argv,"Dhrobot Arm_hardware_interface", ros::init_options::AnonymousName);
        ArmHWInterface c1;
    
    
        controller_manager::ControllerManager cm(&c1);
        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid, NULL, update_loop, (void *)&cm);
    
    
        ROS_INFO("Arm bring up successfully");
        // loop
        ros::Rate r(50);
        while(ros::ok())
        {
            boost::mutex::scoped_lock lock(Arm_io_mutex);
            c1.publishCmd();
            lock.unlock();
            ros::spinOnce();
            r.sleep();
        }
        return 0;
    }
    
    

    CMakeLists.txt

    cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
    project(dhrobot_controller)
    
    
    find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
      actionlib
      urdf
      cmake_modules
      control_msgs
      control_toolbox
      controller_manager
      hardware_interface
      joint_limits_interface
      roscpp
      sensor_msgs
      std_msgs
      trajectory_msgs
      transmission_interface
    )
    
    catkin_package(
    
    
    )
    
    include_directories(
      include/
      ${catkin_INCLUDE_DIRS}
    )
    
    add_executable(arm_hardware_interface src/arm_hardware_interface.cpp)
    target_link_libraries(arm_hardware_interface ${catkin_LIBRARIES})
                          
    
    

    package.xml

    <?xml version="1.0"?>
    <package>
      <name>dhrobot_controller</name>
      <version>1.0.0</version>
      <description>The dhrobot_controller package</description>
    
    
      <maintainer email="todo@qq.com">wxw</maintainer>
      <license>BSD</license>
    
    
    
      <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
      <build_depend>actionlib</build_depend>
      <build_depend>urdf</build_depend>
      <build_depend>cmake_modules</build_depend>
      <build_depend>control_msgs</build_depend>
      <build_depend>control_toolbox</build_depend>
      <build_depend>controller_manager</build_depend>
      <build_depend>hardware_interface</build_depend>
      <build_depend>joint_limits_interface</build_depend>
      <build_depend>roscpp</build_depend>
      <build_depend>sensor_msgs</build_depend>
      <build_depend>std_msgs</build_depend>
      <build_depend>trajectory_msgs</build_depend>
      <build_depend>transmission_interface</build_depend>
      <run_depend>actionlib</run_depend>
      <run_depend>urdf</run_depend>
      <run_depend>cmake_modules</run_depend>
      <run_depend>control_msgs</run_depend>
      <run_depend>control_toolbox</run_depend>
      <run_depend>controller_manager</run_depend>
      <run_depend>hardware_interface</run_depend>
      <run_depend>joint_limits_interface</run_depend>
      <run_depend>roscpp</run_depend>
      <run_depend>sensor_msgs</run_depend>
      <run_depend>std_msgs</run_depend>
      <run_depend>trajectory_msgs</run_depend>
      <run_depend>transmission_interface</run_depend>
    
    
      <!-- The export tag contains other, unspecified, tags -->
      <export>
        <!-- Other tools can request additional information be placed here -->
    
      </export>
    </package>
    
    
    展开全文
  • 如何制作一个简单的机械臂

    千次阅读 2019-04-28 09:08:10
    了解如何使用可通过外部电位器控制的伺服电机制作简单的机械臂。 机器人有多种形式,包括无人机、汽车、火星车,甚至步行者。让机器人在其环境中移动非常重要,让它与环境进行交互同样重要。 本文将向您展示如何制作...

    了解如何使用可通过外部电位器控制的伺服电机制作简单的机械臂。

    机器人有多种形式,包括无人机、汽车、火星车,甚至步行者。让机器人在其环境中移动非常重要,让它与环境进行交互同样重要。

    本文将向您展示如何制作一个能够通过外部电位器四处移动并指向物体的简易机械臂。

    所需的硬件

    ● 伺服电机

    ● 线性电位器

    ● Arduino Uno开发板

    ● 面包板

    原理图

    在这里插入图片描述

    机械臂原理图

    工作原理 - 硬件

    虽然这个项目确实涉及电子产品,但它依赖于电子和机械设计的结合。该机械臂通过使用由PWM信号控制的伺服电机起作用。 PWM信号的占空比决定了伺服的角度。

    该机械臂的设计非常简单,只使用三个电机:

    1. 基础电机 - 使臂旋转。

    2. 第一臂电机 - 这可以升高和降低臂的底座。

    3. 第二臂电机 - 这可以升高和降低前臂。

    更多内容请参考以下链接:https://www.yiboard.com/thread-1148-1-1.html

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机械臂控制原理图