法奥机器人 ROS2 开发环境搭建指南

第一章 SDK 文件准备

1.1 机器人软件版本查看

登录法奥机器人 WebApp 界面，依次点击系统设置 > 关于，查看机器人当前软件版本。

1.2 ROS2 SDK 包下载

访问 Gitee 法奥仓库 (fair-innovation)，根据机器人版本选择对应的 ROS2 包进行下载。

第二章 测试平台搭建

2.1 虚拟平台安装

2.1.1 虚拟机安装

建议使用 VMware Workstation 在 Windows 上安装 Linux 系统。可前往官网下载最新版本。

本次示例使用的版本为：VMware Workstation 16 Pro。

2.1.2 Ubuntu 的安装

1. Ubuntu 是基于 Linux 的桌面操作系统。SDK 对编译版本有要求，本示例中使用的是 Ubuntu 22.04 LTS 版本（如 ubuntu-22.04.4-desktop-amd64.iso）。

2. 打开虚拟机软件，选择'创建新的虚拟机'。

   • 选择典型选项 >> 安装光盘文件映象，选择下载的文件。
   • 自定义名称及密码 >> 选择安装位置 >> 给定硬盘大小 >> 完成。

3. 等待进入 Ubuntu 安装界面，跟随指引安装完成（相关设置如无特殊要求，使用默认安装即可）。

安装完成后重启，输入密码进入 Ubuntu 系统。

4. 打开设置界面，添加中文语言并重启。

重启后界面如下图所示：

第三章 软件环境搭建

3.1 VSCode 安装

VSCode 是常用的代码编辑器，支持多种语言编译及编辑工作。

1. 打开浏览器搜索'vscode'，进入官网界面。

2. 点击下载 .deb 文件，下载安装包。

3. 打开下载的文件夹，右键空白处点击'在终端中打开'。

4. 在弹出的终端框中输入 sudo dpkg -i code，按下 Tab 键自动补全文件名并回车，等待出现下一个输入行即为安装完成（期间需要输入密码）。

5. 打开应用抽屉，检查是否出现 VSCode 图标。

3.2 VSCode 插件安装

VSCode 需要安装插件才能正常识别编程文件。点击插件库查找并下载推荐插件：

• Chinese (Simplified): 简体中文插件，修改界面语言。
• C/C++: C/C++ 高阶语言插件，用于支持 C/C++ 编写。
• VSCode Icons: 图标插件，修改文件目录下的文件图标。
• C/C++ Extension Pack: 拓展插件。

3.3 ROS 及环境变量配置

使用一键配置脚本能快捷安装利于编程的工具，包含 gcc/g++ 编译器、apt 更新工具、ROS2 环境等。

3.3.1 ROS2 Humble 版本安装

此处是针对 ROS2 环境的一键配置，集成了 C++、Python 等支持。

在任意终端界面，输入以下指令：

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

在提示中选择'1'安装 ROS 环境。

在更换源选项时，建议选择'1'自动选择源文件连接，并在接下来的具体选项中选择'2'更换系统源并清理第三方源。

在接下来的版本安装中，选择'1'Humble 版本，并选择较完整的'1'桌面版。

直至安装完成。

若遇到虚拟机与主机间无法进行复制粘贴操作，在终端中输入如下命令：

sudo su
apt-get update
apt-get install open-vm-tools open-vm-tools-desktop
vmware-user

重启虚拟机后重新尝试复制粘贴。

3.3.2 ROS-Control 版本安装

在终端中，输入以下命令安装 ros-controller（中间需输入 Y 以继续安装）：

sudo apt-get install ros-humble-ros2-control
sudo apt-get install ros-humble-ros2-controllers

在终端中输入以下命令用以验证 ROS 是否安装完成：

ros

3.3.3 MoveIt2 版本安装

首先利用 APT-GET 安装 moveit 包。

使用 MoveIt2 插件，需先进行 MoveIt2 及 MoveIt2_Tutorials 源码的安装。

1. 在主目录下创建文件夹作为工作区 moveit2_ws/src。

2. 在工作区 (src 文件夹) 中，右键打开终端，安装 git 并从 git 克隆 MoveIt2 的代码。

sudo apt install git
git clone https://github.com/ros-planning/moveit2_tutorials -b humble --depth 1

3. 完成后输入以下命令，完成全部代码的克隆：

sudo apt install python3-vcstool
vcs import < moveit2_tutorials/moveit2_tutorials.repos

如遇到克隆失败的项目，需要手动克隆至目录中：

git clone https://github.com/ros-planning/moveit2.git

其中，moveit2.git 可替换为其他缺失的项目名称。

若网络受限，可配置镜像代理后重新执行 vcs import。

4. 利用一键安装工具安装 rosdep 用于搜索下载依赖。进入 moveit2_ws 文件夹，右键点击空白处打开终端，输入以下命令：

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

键入'3'，安装 rosdep 工具。

接着，在当前终端中输入以下指令，安装所需要的依赖库：

rosdep update
rosdep install --from-path src --ignore-src -r -y

依赖安装完成后，继而进行代码编译，使用 colcon 指令：

colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

至此，MoveIt2 安装完成。

第四章 插件包导入及插件测试

4.1 MoveIt2 插件包导入

1. Fairino 提供的插件包已更新至资料站中，参考网址下载对应插件包。

2. 打开 moveit_ws/src/ 并将文件解压到当前文件夹下。Fairino 提供了不同机器人的使用文件，只需解压符合现场机器人型号的文件。如需进行示例代码 fairino_mtc_demo，需获取代码一并放入 src 路径中，执行编译代码。

回到 MoveIt2 目录下，右键打开终端，分别执行以下命令并编译：

colcon build --packages-select fairino_msgs
colcon build --packages-select fairino_hardware
colcon build --packages-select fairino_description
colcon build --packages-select fairino3_v6_moveit2_config
source install/setup.bash

至此，Fairino ROS2 MoveIt 插件包需要的文件已经移动完成。

4.2 RVIZ 仿真操作简介

1. 在 moveit2_ws 文件夹下，打开终端，输入以下指令，将 MoveIt2 生成的文件进行编译并更新：

colcon build --packages-select fairino3_v6_moveit2_config
source install/setup.bash

输入以下指令执行 launch 文件：

ros2 launch fairino3_v6_moveit2_config demo.launch.py

至此，RVIZ 界面会弹出如下：

2. 想要实现简单运动，只需要拖拽机器人末端的轨迹球，或者进行 Joint 轴关节运动。以下为常用的功能布局图：

• Planning: 规划操作选窗。
• Commands: 指令区。
• 显示机器人模型的区域为机器人可视作业视窗。

鼠标拖拽末端轨迹球，改变机器人的位置。注意，若轨迹球偏离机器人的可达位姿，机器人末端无法与轨迹球贴合。

在可视化作业区内，鼠标操作定义如下：

• 左键：拖动旋转视图。
• 右键：拖动放大视图。
• 中键：滚轮滑动放大视图 / 滚轮点击平行移动视图。

点击'Plan'按钮，可视化视图中会进行路径规划，并以虚影动作展示规划出的动作。 点击'Execute'会驱动机器人按照仿真路径运动到目标位置。 点击'Plan & Execute'会控制机器人进行路径规划并运动。

点击'Joints'进入关节控制界面，拖拽对应关节的滑动条，同样可以改变机器人位姿。再通过'Plan & Execute'进行动作的执行。

若关闭 RVIZ，终端进程无法退出，可以直接关闭终端或者使用 Ctrl + C 来结束进程。

4.3 RVIZ 与机器人实机联动操作简介

1. 使用 RVIZ 与机器人联动，需要使用 fairino_hardware 功能包。通过 fairino_hardware 插件 move_group 将运动规划发送给 moveit_control，然后转发给 ros2_control，ros2_control 再通过 fairino_hardware 插件驱动实际机器人运动，并且 fairino_hardware 插件还会接受实际机器人的反馈数据，从而实现 RVIZ2 仿真界面机器人模型与实际机器人的同步。

注意：确认 hardware 功能包需要支持机器人的软件版本，确保 API 对齐，以避免数据不对应导致的控制失败！ 确定机器人已经与上位机网络连接，且机器人网络 IP 地址为：192.168.58.2

进入如下路径：/home/fruser/moveit2_ws/install/fairino3_v6_moveit2_config/share/fairino3_v6_moveit2_config/config

打开文件 fairino3_v6_robot.ros2_control.xacro，将文件的第 9 行指令 <plugin>mock_components/GenericSystem</plugin> 修改为： <plugin>fairino_hardware/FairinoHardwareInterface</plugin>。

返回 moveit2_ws，打开终端重新输入命令，重新运行 RVIZ 代码：

source install/setup.bash
ros2 launch fairino3_v6_moveit2_config demo.launch.py

此时机器人应与实际连接的机器人位姿一致。

鼠标拖动轨迹球，改变机器人目标位置，并点击'Plan & Execute'，RVIZ 会控制机器人前往目标位置。至此，ROS2 MoveIt2 插件包安装验证完成。