MoveIt2配置

前言：树莓派5和Jetson-nano的ros是运行在docker中，因此运行moveit2的效果一般，建议树莓派5和jetson-nano主板的用户在虚拟机上运行MoveIt2的相关案例。Orin主板的ros是直接运行在主板上的，因此Orin主板的用户可以直接在主板上运行MoveIt2相关的案例，指令与在虚拟机上运行的一样。本节内容以在虚拟机上运行为例展开说明。

1、内容说明

本节内容说明如何配置MoveIt2，生成仿真所需要的参数文件以及launch文件。

2、MoveIt2简介

MoveIt 2 是 MoveIt 的下一代版本，专为 ROS 2（Robot Operating System 2） 设计，是一个开源的机器人运动规划、操控、3D 感知、运动学、碰撞检测和任务规划框架。它广泛应用于工业机器人、服务机器人、移动机械臂以及科研和教育领域。

2.1、与MoveIt的区别

特性	MoveIt	MoveIt2
ROS 版本	ROS1	ROS2
实时性	有限支持	更好的实时性能
跨平台支持	主要 Linux	支持 Linux、Windows、macOS（ROS 2 特性）
运动规划接口	ActionLib（ROS 1）	Action（ROS 2）
默认规划器	OMPL	OMPL + 更多优化选项

2.2、MoveIt2核心功能

运动规划（Motion Planning）：支持多种规划算法（如OMPL、CHOMP、STOMP等），生成无碰撞的运动轨迹。
逆运动学（Inverse Kinematics, IK）：计算机器人关节角度以达到目标位姿。
碰撞检测（Collision Checking）：基于 FCL（Flexible Collision Library） 进行实时碰撞检测。
3D 感知集成（3D Perception）：支持点云（PointCloud）和深度相机（如RealSense、Kinect）数据。
操控（Manipulation）：提供抓取（Grasping）和放置（Placement）的高级接口。
任务规划（Task Planning）：结合 Behavior Trees（行为树） 进行高层任务编排。

2.3、安装MoveIt2

虚拟机中已经安装了MoveIt2，这里不需要进行安装，如果在新的环境下需要安装MoveIt2的话，则输入以下指令进行安装，


#把下边的<distro>修改成自己的ros版本，这边建议是用humble（22.04）或者Rolling（24.04）
sudo apt install ros-<distro>-moveit -y

2.4、参考网站

MoveIt2源码：

GitHub - moveit/moveit2: 🤖 MoveIt for ROS 2

官方教程文档：

MoveIt 2 Documentation — MoveIt Documentation: Humble documentation

3、程序启动

首先，在ros工作空间的src下创建一个文件夹用于存放MoveIt配置后生成的文件，以虚拟机中的moveit2_ws工作空间为例，虚拟机终端输入，


xxxxxxxxxx
cd moveit2_ws/src
mkdir test_config

在虚拟机终端输入以下指令启动MoveIt2配置，


xxxxxxxxxx
ros2 run moveit_setup_assistant moveit_setup_assistant

程序启动后，出现以下配置画面，

点击【Create New MoveIt Configuration Package】，出现以下画面，

点击【Browse】，然后选择M3Pro的URDF文件，文件目录在/home/yahboom/moveit2_ws/src/yahboom_M3Pro_description/urdf，选择完成后，点击【Load Files】。然后程序会加载选择的URDF文件，加载完成后，出现以下画面，右边显示我们加载的M3Pro小车的模型。

然后点击左侧配置栏的【Self-Collisions】，这一步是配置自碰撞检测，如下图所示，点击【Generate Collisions Matrix】即可完成配置，

接着下一步，点击左侧配置栏的【Planning Groups】，这一步是创建规划组，点击【Add Group】创建第一个规划组，如下图所示，

然后创建arm_group规划组控制机械臂，如下图设置，

然后，我们需要给这个规划组添加点击下边的【Add Joints】进入到添加界面，在添加界面中，我们选择左边的arm_Joint1到arm_Joint5，点击>完成添加后，点击【Save】保存退出。

完成arm_group规划组设置如下图所示，然后点击【Add Group】添加夹爪的规划组，

参数如下图所示，然后点击【Add Links】进入选择Links的界面，

在选择Links界面，我们选择左边的llink1、llink2、llink3，rlink1、rlink2、rlink3，点击>完成添加后，点击【Save】保存退出。

完成夹爪规划组如下图所示，

至此，设置规划组完成，接下来点击左侧设置栏的【Robot Groups】，这一步是设置机械臂和夹爪的预设姿态，

如下图所示，点击【Add Pose】，

然后如下图所示设置，设置arm_group规划组的up姿态，中间的滑块可以设置姿态，右边的urdf也会显示设置的姿态，设置完成后，点击【Save】完成设置。

接着，我们按照设置up姿态的步骤，设置arm_group规划组的down姿态和init姿态，设置参考下图，

down姿态：

init姿态：

设置完arm_group组的三个姿态后，设置grip_group组的两个姿态分别是close和open，主要这里的【Planning Group】需要修改成grip_group，设置如下图，

close姿态：

open姿态：

【Robot Poses】设置完成后，如下图所示，

接下来，点击左侧设置栏的【End Effectors】，配置末端执行器，如下图所示，点击【Add End Effector】进入设置界面，

在设置界面中，按照下图所示进行设置，设置完成后，点击【Save】保存后退出，

设置【End Effectors】完毕如下图所示，

接着，点击左侧设置栏的【ros2_control URDF Modifications】，这一步是设置URDF模型，我们不需要对URDF模型进行修改，直接点击【Add interfaces】即可，如下图所示，

点击左侧设置栏的【ROS2 Controllers】，这一步是设置机器人运动控制，点击【Add Controller】添加控制器，如下图所示，

进入设置后，按照下图所示，添加arm_group_controller控制器，

然后点击【Add Planning Group Joints】添加控制组的关节，如下图所示，添加arm_group控制组，选择左边的arm_group然后点>即可完成添加，最后点击【Save】保存退出，

设置完的第一个控制器如下图所示，

然后，我们添加第二个控制器，同样是点击【Add Controller】进入添加界面，然后按照下图所示进行设置，

然后点击【Add Planning Group Joints】添加关节，如下图所示，选择左边的grip_group，然后点击>，即可完成添加，最后点击【Save】完成设置，

完成【ROS2 Controllers】设置后，如下图所示，

接下来点击左侧设置栏的【MoveIt Controllers】，这一步是设置轨迹控制器来执行规划的轨迹，将生成的轨

迹发送到机器人ROS2控制器。点击【Add Controller】，添加轨迹控制器，如下图所示，

进入设置界面，按照下图进行设置，注意这里的【Controller Name】要和上一步设置的【ROS2 Controller】的一样，然后点击【Add Planning Group Joints】添加控制关节，

如下图所示，添加arm_group控制组，选择左边的arm_group然后点>即可完成添加，最后点击【Save】保存退出，

设置完成后如下图所示，

接着再添加夹爪的轨迹控制器，点击【Add Controller】，进入设置界面，根据下图所示进行设置，然后点击【Add Planning Group Joints】添加控制关节，

然后点击【Add Planning Group Joints】添加关节，如下图所示，选择左边的grip_group，然后点击>，即可完成添加，最后点击【Save】完成设置，

完成【MoveIt Controllers】设置如下图所示，

接下来点击左侧设置栏的【Author Information】，然后填入自己的姓名和邮箱，如下图所示，

最后，点击左侧设置栏的【Configuration Files】，点击【Browse】，找到我们之前创建好的文件夹，这里选择的是/home/yahboom/moveit2_ws/src/test_moveit_config，出现以下信息点击【ok】

然后点击下边的【Generate Package】，生成功能包，如下图所示，出现提示信息点击【ok】，

出现提示信息点击【ok】，

如下图所示，出现Configuration package generated successfully 点击【Exit Setup Assistant】，完成所有设置

在test_moveit_config功能包中，保存了刚才设置的所有内容，然后，我们需要对/home/yahboom/moveit2_ws/src/test_moveit_config/config目录下的joint_limits.yaml进行修改，只需要把里边的整数修改成小数，值不变，修改后的文件如下，


x
# joint_limits.yaml allows the dynamics properties specified in the URDF to be overwritten or augmented as needed
# For beginners, we downscale velocity and acceleration limits.
# You can always specify higher scaling factors (<= 1.0) in your motion requests.  # Increase the values below to 1.0 to always move at maximum speed.
default_velocity_scaling_factor: 0.1
default_acceleration_scaling_factor: 0.1
# Specific joint properties can be changed with the keys [max_position, min_position, max_velocity, max_acceleration]
# Joint limits can be turned off with [has_velocity_limits, has_acceleration_limits]
joint_limits:
  arm1_Joint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  arm2_Joint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  arm3_Joint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  arm4_Joiint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  arm5_Joint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  llink1_Joint:
    has_velocity_limits: false
    max_velocity: 0.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  llink2_Joint:
    has_velocity_limits: false
    max_velocity: 0.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  llink3_Joint:
    has_velocity_limits: false
    max_velocity: 0.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  rlink1_Joint:
    has_velocity_limits: true
    max_velocity: 1.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  rlink2_Joint:
    has_velocity_limits: false
    max_velocity: 0.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0
  rlink3_Joint:
    has_velocity_limits: false
    max_velocity: 0.0
    has_acceleration_limits: false
    max_acceleration: 0.0

保存后退出，然后回到工作空间目录下，使用colcon build进行编译，终端输入，


xxxxxxxxxx
cd moveit2_ws
colcon build --packages-select test_moveit_config

编译完成后，重新刷新下环境变量，终端输入source ~/.bashrc.然后终端输入以下指令启动moveit2，终端输入，


xxxxxxxxxx
ros2 launch test_moveit_config demo.launch.py

程序启动后，当终端出现了You can start planning now!说明成功启动，如下图所示，

然后我们测试下Plan和Execute，我们先测试arm_grou。如下图所示，选择【Planning Group】为arm_group、选择【Start State】为、选择【Goal State】为,我们让机械臂的姿态由当前的up，运动规划到之前设置的init，

然后点击左侧的【Plan & Execute】，让机械臂规划运行到init，如下图所示，

运动规划完成后，如下图所示，

如果能够成功地规划并执行成功，说明arm_group配置成功，接下来测试grip_group，按下图进行设置，把【Planning Group】为grip_group、选择【Start State】为、选择【Goal State】为，

点击左边的【Plan & Execute】，让夹爪规划运行到close状态，如下图所示，

如果夹爪成功合上表示规划执行成功。

4、设置RVIZ

在运行MoveIt2的时候，会出现机械臂重复执行规划的操作，这是因为打开了loop animation，我们把这个选项关闭即可。在【Display】中找到【MotionPlanning】->【Planned Path】->【Loop Animation】，点击这里的√即可取消loop animation。

运行MoveIt2的时候，橙色部分表示目标位姿，如果我们不想显示目标位姿的话，可以找到【MotionPlanning】->【Query Goal State】，点击这里的√即可取消显示目标位姿。

这里修改了rviz的设置后，需要按下ctrl 和s进行保存。