Moveit2使用说明（C++）

Ne0inhk

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Moveit2使用说明（C++）
Moveit安装：https://moveit.ai/如果是Ubuntu22.04 ros2-humble 系统可以参考：Ubuntu22.04 ros2-humble 源码安装 Moveit2
关于Moveit入门的官方文档：https://moveit.picknik.ai/main/index.html
PS：本文基于官方文档内容，记录学习的过程，同时有一些错误做了修改。
https://github.com/moveit/moveit2_tutorials/issues/1006
由于官方声明humble版本中没有Python API，所以本文是基于C++。

目录

0.MoveIt2的核心架构

  • Planning Scene（规划场景）：相当于城市地图，记录所有道路和障碍物信息
  • MoveGroup Interface（运动组接口）：类似交通指挥中心，接收指令并协调各个组件
  • Trajectory Execution（轨迹执行）：如同交通信号灯和车辆调度，确保运动按计划进行

1.Tutorials——Getting Started

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/getting_started/getting_started.html

官网最后这里说了需要设置你的 Colcon 工作区

因为我是通过源码编译安装的，所有的包都在install里面，所以如果需要随时使用moveit，可以考虑将下面的工作空间添加到.bashrc中，这里我怕污染环境就先没设置。

在这里插入图片描述

2.Tutorials——MoveIt Quickstart in RViz

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/quickstart_in_rviz/quickstart_in_rviz_tutorial.html

MoveIt 在 RViz 中的快速入门指南：本教程将教如何使用 RViz 和 MoveIt 显示插件在 MoveIt 中创建运动规划。RViz 是 ROS 中的主要可视化工具，也是机器人调试的实用工具。MoveIt 显示插件支持你搭建虚拟环境（规划场景）、交互式设置机器人的起始状态和目标状态、测试各类运动规划器并可视化输出结果。

步骤 1：启动演示并配置插件

启动演示程序：

source install/setup.bash ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py

若为首次操作，你会看到 RViz 中显示一个空世界，需手动添加运动规划插件：

  • 1.在 RViz 的 Displays 选项卡中，点击 Add。
  • 2.在 moveit_ros_visualization 文件夹中，选择 “Motion Planning” 作为显示类型，点击 OK。
  • 3.此时你应能在 RViz 中看到 Kinova 机器人。

加载运动规划插件后，进行如下配置：

  • 在 Displays 子窗口的 Global Options 标签页中，将 Fixed Frame 字段设为 /base_link。
  • 在 Displays 列表中点击 Motion Planning，进入机器人专属配置：
    • 确保 Robot Description 字段设为 robot_description。
    • 确保 Planning Scene Topic 字段设为 /monitored_planning_scene（点击话题名称可展开下拉菜单选择）。
    • 确保 Planned Path 下的 Trajectory Topic 设为 /display_planned_path。
    • 在 Planning Request 中，将 Planning Group 改为 manipulator（也可在左下角的 Motion Planning 面板中设置）。
实际因为本地加载的机器人（当前是 panda 熊猫机器人）和官方文档中的不是同一个机器人Kinova Gen 3 机器人，所以有些参数不一样。
1.将 Fixed Frame 字段设为 /panda_link0
2.在 Planning Request 中，将 Planning Group 改为 panda_arm
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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步骤 2：体验机器人可视化效果

RViz 中包含四种重叠的可视化效果：

  • 规划场景（/monitored_planning_scene）中机器人的配置（默认启用）。
  • 机器人的规划路径（默认启用）。
  • 绿色：运动规划的起始状态（默认禁用）。

橙色：运动规划的目标状态（默认启用）。

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可通过复选框切换各可视化效果的显示 / 隐藏：

  • 目标状态：勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Goal State。
    尝试操作这些复选框，体验不同可视化效果的切换。

起始状态：勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Start State。

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规划路径：勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Robot Visual。

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场景机器人：勾选 Scene Robot 树形菜单中的 Show Robot Visual。

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步骤 3：与 Kinova Gen 3 机器人交互

实际本地加载的是 panda 熊猫机器人

后续步骤需仅显示场景机器人、起始状态和目标状态：

  • 1.勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Robot Visual。
  • 2.取消勾选 Scene Robot 树形菜单中的 Show Robot Visual。
  • 3.勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Goal State。
  • 4.勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Start State。

此时会出现两个交互式标记（Interactive Markers）：橙色机械臂对应的标记用于设置运动规划的 “目标状态”，绿色机械臂对应的标记用于设置 “起始状态”。若未看到交互式标记，点击 RViz 顶部菜单中的 Interact（注：部分工具可能隐藏，可点击顶部菜单中的 “+” 添加 Interact 工具）。
现在你可以通过这些标记拖动机械臂，调整其姿态，动手尝试吧！

移动至碰撞状态

本小节需隐藏规划路径和目标状态：

  • 1.取消勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Robot Visual。
  • 2.取消勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Goal State。

此时仅显示起始状态（绿色机械臂）。尝试将机械臂调整到两连杆（links）相互碰撞的姿态（若操作困难，确保 Motion Planning 插件 Planning 标签页下的 Use Collision-Aware IK 复选框已取消勾选）。碰撞发生后，相撞的连杆会变为红色。

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勾选 Use Collision-Aware IK 复选框后再次尝试：勾选状态下，IK 求解器会持续为期望的末端执行器（end-effector）姿态寻找无碰撞解；未勾选时，求解器允许解中存在碰撞。无论复选框状态如何，相撞的连杆始终会以红色可视化显示。

移动至工作空间可达范围外

注意观察当末端执行器（end-effector）被移至可达工作空间（reachable workspace）外时的现象。

进入下一小节前，重新启用规划路径和目标状态：

  • 1.勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Robot Visual。
  • 2.勾选 Planning Request 树形菜单中的 Query Goal State。

关节运动或零空间运动

你可以通过 Joints 选项卡移动单个关节，或 7 自由度（7-DOF）机器人的冗余关节（redundant joints）。尝试拖动如下动画中的 “Null Space Exploration” 滑块，观察末端执行器保持静止时关节的运动情况。

步骤 4：使用 Kinova Gen 3 进行运动规划

现在可以通过 MoveIt RViz 插件为 Kinova Gen 3 机器人进行运动规划：

  • 1.将起始状态移动到期望位置。
  • 2.将目标状态移动到另一个期望位置。
  • 3.确保两个状态均未与机器人自身发生碰撞。
  • 5.在 Motion Planning 窗口的 Planning 标签页下，点击 Plan 按钮。

6.勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Trail，你会看到机械臂的路径以一系列机械臂姿态（manipulator poses）呈现。

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4.取消勾选 Planned Path 树形菜单中的 Show Trail。

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查看轨迹路径点

你可以在 RViz 中逐点可视化查看轨迹（trajectories）：

  • 2.设置目标姿态（goal pose），然后运行 Plan。

3.操作滑块面板，例如拖动滑块、点击 “Play” 按钮。
注：将末端执行器移动到新目标后，务必先运行 Plan 再点击 Play—— 否则会显示上一个目标的路径点（若存在）。

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1.从 Panels 菜单中，选择 Trajectory - Trajectory Slider，RViz 会新增一个滑块面板。

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规划笛卡尔运动

若勾选 Use Cartesian Path 复选框，机器人会尝试让末端执行器在笛卡尔空间（Cartesian space）中线性移动。

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勾选 Use Cartesian Path 复选框（直线运动）

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不勾选 Use Cartesian Path 复选框（关节运动）

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执行轨迹与调整速度

规划成功后，点击 “Plan & Execute” 或 “Execute” 会将轨迹发送给机器人 —— 本教程中，由于使用的是 kinova_demo.launch，机器人仅为仿真模式。

初始状态下，速度（velocity）和加速度（acceleration）的默认缩放比例为机器人最大值的 10%（0.1）。你可以在下方的 Planning 标签页中修改这些缩放系数，或在机器人的 moveit_config 配置文件（joint_limits.yaml 中）修改默认值。

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后续步骤

RViz 可视化工具

许多教程会使用 moveit_visual_tools 逐步演示。继续学习下一个教程前，建议启用 RViz Visual Tools GUI：
从 Panels 菜单中，选择 Add New Panels。
在菜单中选择 RViz Visual Tools GUI，点击 OK，新面板会添加到 RViz 中。

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保存配置

RViz 支持通过 File -> Save Config 保存配置，建议在继续下一个教程前执行此操作。若需自定义配置文件名，可通过 File -> Save Config As 保存，之后通过以下命令调用该配置文件：

ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py rviz_config:=your_rviz_config.rviz

将 your_rviz_config.rviz 替换为你保存的文件名，并存放到 moveit2_tutorials/doc/tutorials/quickstart_in_rviz/launch/ 目录下，然后构建工作空间（workspace）使其可被识别。

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3.Tutorials——Your First C++ MoveIt Project

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/your_first_project/your_first_project.html

3.1 创建功能包（Package）

打开终端，配置 ROS2 环境，确保 ros2 命令可正常使用。导航至 “入门指南” 中创建的 ws_moveit 目录。进入 src 目录（源代码存放位置）。通过 ROS 2 命令行工具创建新功能包：

ros2 pkg create \ --build-type ament_cmake \ --dependencies moveit_ros_planning_interface rclcpp \ --node-name hello_moveit_node hello_moveit

命令执行后，会在新目录中生成相关文件。
注：我们添加了 moveit_ros_planning_interface 和 rclcpp 作为依赖项。这会自动在 package.xml 和 CMakeLists.txt 文件中添加必要配置，使功能包可依赖这两个包。

用你常用的编辑器打开新生成的源代码文件：ws_moveit/src/hello_moveit/src/hello_moveit.cpp。

3.2 创建 ROS 节点（Node）和执行器（Executor）

这里的代码和官方给的源代码中有几处不同：
1.move_group_interface.h，而不是move_group_interface.hpp

2.机器人已经变成了panda，所以规划组要改：panda_arm

CMakeLists.txt

# 1. 声明 C++ 标准（MoveIt 要求 C++17 及以上） cmake_minimum_required(VERSION 3.8) project(hello_moveit) if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang") add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic) endif() # 2. 查找依赖包 find_package(ament_cmake REQUIRED) find_package(rclcpp REQUIRED) find_package(moveit_ros_planning_interface REQUIRED) find_package(geometry_msgs REQUIRED) # 用到 Pose 消息时需要 # 3. 编译节点（替换为你的节点名） add_executable(hello_moveit_node src/hello_moveit_node.cpp) ament_target_dependencies( hello_moveit_node rclcpp moveit_ros_planning_interface geometry_msgs ) # 4. 安装节点 install(TARGETS hello_moveit_node DESTINATION lib/${PROJECT_NAME} ) if(BUILD_TESTING) find_package(ament_lint_auto REQUIRED) ament_lint_auto_find_test_dependencies() endif() ament_package()

hello_moveit_node.cpp

#include<memory>#include<rclcpp/rclcpp.hpp>#include<moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>intmain(int argc,char* argv[]){// 初始化 ROS 并创建节点 rclcpp::init(argc, argv);autoconst node = std::make_shared<rclcpp::Node>("hello_moveit", rclcpp::NodeOptions().automatically_declare_parameters_from_overrides(true));// 创建 ROS 日志器autoconst logger = rclcpp::get_logger("hello_moveit !");// 创建 MoveIt MoveGroup 接口using moveit::planning_interface::MoveGroupInterface;auto move_group_interface =MoveGroupInterface(node,"panda_arm");// 设置目标姿态（Target Pose）autoconst target_pose =[]{ geometry_msgs::msg::Pose msg; msg.orientation.w =1.0; msg.position.x =0.28; msg.position.y =-0.2; msg.position.z =0.5;return msg;}(); move_group_interface.setPoseTarget(target_pose);// 规划到目标姿态的路径autoconst[success, plan]=[&move_group_interface]{ moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan msg;autoconst ok =static_cast<bool>(move_group_interface.plan(msg));return std::make_pair(ok, msg);}();// 执行规划路径if(success){ move_group_interface.execute(plan);}else{RCLCPP_ERROR(logger,"规划失败！");}// 关闭 ROS rclcpp::shutdown();return0;}

代码解析

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3.4 构建与运行

与之前相同，先构建代码（在 ws_moveit 目录下）：

colcon build

构建成功后，在新终端配置环境并启动上一教程中的演示启动文件（用于启动 RViz 和 MoveGroup 节点）：

# 加载你之前保存的rviz文件，如果没保存会打开后显示默认的 ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py rviz_config:=your_rviz_config.rviz

在 RViz 的 Displays 窗口中，展开 MotionPlanning/Planning Request，取消勾选 Query Goal State。
再打开一个终端，配置环境并运行程序：

ros2 run hello_moveit hello_moveit_node

此时 RViz 中的机器人会移动，最终到达目标姿态（效果如下）。

在这里插入图片描述


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PS：若未先启动演示文件就运行 hello_moveit 节点，程序会等待 10 秒后输出以下错误并退出：
[ERROR] [1644181704.350825487] [hello_moveit]: Could not find
parameter robot_description and did not receive robot_description via
std_msgs::msg::String subscription within 10.000000 seconds. 原因是
demo.launch.py 会启动提供机器人描述（robot description）的 MoveGroup
节点。MoveGroupInterface 构建时会查找发布机器人描述话题的节点，若 10 秒内未找到，就会输出错误并终止程序。

代码解析

在这里插入图片描述

4.Tutorials——Visualizing In RViz

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/visualizing_in_rviz/visualizing_in_rviz.html

4.1 添加 moveit_visual_tools 依赖

  • 在 hello_moveit 项目的package.xml文件中，在其他<depend>语句之后添加以下内容：
<depend>moveit_visual_tools</depend>
  • 然后在CMakeLists.txt文件的find_package语句部分添加以下内容：
find_package(moveit_visual_tools REQUIRED)
  • 在该文件的后续部分，扩展ament_target_dependencies宏调用，将新的依赖项包含其中，如下所示：
ament_target_dependencies( hello_moveit "moveit_ros_planning_interface""moveit_visual_tools""rclcpp")
  • 为验证依赖项添加是否正确，请在源文件hello_moveit.cpp中添加所需的头文件引用：
 #include <moveit_visual_tools/moveit_visual_tools.h>
  • 要测试上述配置是否生效，可以回到初始的moveit2_ws空间，单独编译hello_moveit试下有没有问题
cd /moveit_ws colcon build --packages-select hello_moveit

4.2 创建 ROS 执行器并在线程中运行节点

  • 在初始化 MoveItVisualTools 之前，我们需要让 ROS 节点上的执行器保持运行状态。这是因为 MoveItVisualTools 与 ROS 服务和话题的交互方式决定了这一步是必需的。首先，在文件顶部的头文件引用部分添加线程库：
#include<thread>// <---- 添加到顶部的头文件引用集合中
  • 通过创建并命名日志记录器，我们可以让程序日志更有条理：
// 创建ROS日志记录器autoconst logger = rclcpp::get_logger("hello_moveit");
  • 接下来，在创建 MoveIt 的 MoveGroup 接口之前添加执行器相关代码：
// 启动单线程执行器，使MoveItVisualTools能够与ROS进行交互 rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor; executor.add_node(node);auto spinner = std::thread([&executor](){ executor.spin();});// 创建MoveIt的MoveGroup接口
  • 最后，确保在程序退出前合并线程：
// 关闭ROS rclcpp::shutdown();// <--- 这将使线程中的spin函数返回 spinner.join();// <--- 退出前合并线程return0;

完成上述修改后，重新构建工作空间，确保没有语法错误。

4.3 创建并初始化 MoveItVisualTools

  • 在构建完 MoveGroupInterface 之后，我们将构建并初始化 MoveItVisualTools：
注意这里因为默认是panda机器人，所以将manipulator改为panda_arm
// 创建MoveIt的MoveGroup接口using moveit::planning_interface::MoveGroupInterface;auto move_group_interface =MoveGroupInterface(node,"panda_arm");// 构建并初始化MoveItVisualToolsauto moveit_visual_tools = moveit_visual_tools::MoveItVisualTools{ node,"base_link", rviz_visual_tools::RVIZ_MARKER_TOPIC, move_group_interface.getRobotModel()}; moveit_visual_tools.deleteAllMarkers(); moveit_visual_tools.loadRemoteControl();

我们向构造函数传入以下参数：ROS 节点、机器人的基础连杆（base link）、要使用的标记话题（后续会详细说明）以及机器人模型（通过 move_group_interface 获取）。接下来，调用删除所有标记的方法，这会清除 RViz 中之前运行留下的任何渲染状态。最后，加载远程控制功能。远程控制是一个非常简单的插件，它能让我们在 RViz 中通过一个按钮与程序进行交互。

4.4 编写可视化相关的闭包

  • 构建并初始化完成后，我们创建一些闭包（能够访问当前作用域中变量的函数对象），后续可在程序中使用这些闭包在 RViz 中渲染可视化效果：
注意这里因为默认是panda机器人，所以将manipulator改为panda_arm
// 创建可视化相关的闭包autoconst draw_title =[&moveit_visual_tools](auto text){autoconst text_pose =[]{auto msg = Eigen::Isometry3d::Identity(); msg.translation().z()=1.0;// 将文本放置在基础连杆上方1米处return msg;}(); moveit_visual_tools.publishText(text_pose, text, rviz_visual_tools::WHITE, rviz_visual_tools::XLARGE);};autoconst prompt =[&moveit_visual_tools](auto text){ moveit_visual_tools.prompt(text);};autoconst draw_trajectory_tool_path =[&moveit_visual_tools, jmg = move_group_interface.getRobotModel()->getJointModelGroup("panda_arm")](autoconst trajectory){ moveit_visual_tools.publishTrajectoryLine(trajectory, jmg);};
  • 这三个闭包均通过引用捕获moveit_visual_tools，最后一个闭包还捕获了我们用于规划的关节模型组对象的指针。每个闭包都会调用moveit_visual_tools上的一个函数，以改变 RViz 中的显示内容。
    第一个闭包draw_title会在机器人基础上方 1 米处添加文本，这是一种从宏观层面展示程序状态的有效方式。
    第二个闭包调用prompt函数，该函数会阻塞程序，直到用户在 RViz 中按下 “下一步” 按钮，这在调试时逐步执行程序非常有帮助。
    最后一个闭包会绘制规划轨迹的工具路径，通常有助于从工具的角度理解规划的轨迹。

你可能会疑惑为什么要创建这样的 lambda 表达式，原因很简单，就是为了让后续的代码更易于阅读和理解。在编写软件时，将功能拆分为命名函数通常很有帮助，这些函数可以方便地重复使用并单独进行测试。在下一部分中，你将看到如何使用这些创建好的函数。

4.5 可视化程序的执行步骤

  • 现在，我们来完善程序中间部分的代码。更新规划和执行相关的代码，加入这些新功能：
// 设置目标姿态autoconst target_pose =[]{ geometry_msgs::msg::Pose msg; msg.orientation.w =1.0; msg.position.x =0.28; msg.position.y =-0.2; msg.position.z =0.5;return msg;}(); move_group_interface.setPoseTarget(target_pose);// 创建到达该目标姿态的规划prompt("在RvizVisualToolsGui窗口中按下'下一步'开始规划");draw_title("规划中"); moveit_visual_tools.trigger();autoconst[success, plan]=[&move_group_interface]{ moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan msg;autoconst ok =static_cast<bool>(move_group_interface.plan(msg));return std::make_pair(ok, msg);}();// 执行规划if(success){draw_trajectory_tool_path(plan.trajectory_); moveit_visual_tools.trigger();prompt("在RvizVisualToolsGui窗口中按下'下一步'开始执行");draw_title("执行中"); moveit_visual_tools.trigger(); move_group_interface.execute(plan);}else{draw_title("规划失败！"); moveit_visual_tools.trigger();RCLCPP_ERROR(logger,"规划失败！");}

你会很快发现，每次调用函数改变 RViz 中的渲染内容后，都需要调用moveit_visual_tools的trigger方法。这是因为发送到 RViz 的消息会被批量处理，只有调用trigger时才会发送，以此减少标记话题的带宽占用。

  • 最后，再次构建项目，确保所有新增代码都正确无误：
cd /moveit_ws colcon build --packages-select hello_moveit

4.6 在 RViz 中启用可视化功能

  • 打开一个新终端，获取工作区的源代码，然后启动打开RViz的演示启动文件
cd /moveit_ws source install/setup.bash ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py
在这里插入图片描述

在 “显示”（Displays）面板中向下滚动到该新增项，将其使用的话题修改为/rviz_visual_tools。但我这里没有这个话题

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现在，你已准备好运行带有可视化功能的新程序。

最后，我们需要添加 “标记数组”（Marker Array）来渲染已添加的可视化内容。在 “显示”（Displays）面板中点击 “添加”（Add）按钮：

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选择 “标记数组”（MarkerArray）并点击 “确定”（OK）。

然后选择RvizVisualToolsGui并点击 “确定”（OK），这将在左下角创建一个新面板，其中包含我们后续会使用的 “下一步”（Next）按钮。

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要添加用于与程序中提示交互的按钮，请通过 左上角“面板”（Panels）/“添加新面板”（Add New Panel）菜单打开对话框：

在这里插入图片描述

在 “显示”（Displays）选项卡中取消勾选 “运动规划”（MotionPlanning）以隐藏该功能，接下来的部分我们不会使用 “运动规划” 插件。——后面的规划是通过代码实现的，不是界面上的功能

在这里插入图片描述

4.7 程序运行效果

  • 在新的终端中，进入工作空间，设置环境变量，然后运行hello_moveit：
source install/setup.bash ros2 run hello_moveit hello_moveit_node

你会发现程序已暂停，并显示如下日志提醒你点击 RvizVisualToolsGui 中的 Next
点击 RViz 中的 “下一步”（Next）按钮，观察应用程序的运行进度。
点击 “下一步” 按钮后，你会看到应用程序开始规划，在机器人上方添加了标题，并绘制了一条代表工具路径的线条。要继续执行，请再次按下 “下一步”（Next）按钮，观察机器人执行规划的过程。

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源码

  • package.xml
<?xml version="1.0"?><?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?><packageformat="3"><name>hello_moveit</name><version>0.0.0</version><description>TODO: Package description</description><maintaineremail="[email protected]">zzw</maintainer><license>TODO: License declaration</license><buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend><depend>moveit_ros_planning_interface</depend><depend>rclcpp</depend><depend>moveit_visual_tools</depend><test_depend>ament_lint_auto</test_depend><test_depend>ament_lint_common</test_depend><export><build_type>ament_cmake</build_type></export></package>
  • CMakeLists.txt
# 1. 声明 C++ 标准（MoveIt 要求 C++17 及以上） cmake_minimum_required(VERSION 3.8) project(hello_moveit) if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang") add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic) endif() # 2. 查找依赖包 find_package(ament_cmake REQUIRED) find_package(rclcpp REQUIRED) find_package(moveit_ros_planning_interface REQUIRED) find_package(geometry_msgs REQUIRED) # 用到 Pose 消息时需要 find_package(moveit_visual_tools REQUIRED) # 3. 编译节点（替换为你的节点名） add_executable(hello_moveit_node src/hello_moveit_node.cpp) ament_target_dependencies( hello_moveit_node "rclcpp" "moveit_ros_planning_interface" "moveit_visual_tools" "geometry_msgs" ) # 4. 安装节点 install(TARGETS hello_moveit_node DESTINATION lib/${PROJECT_NAME} ) if(BUILD_TESTING) find_package(ament_lint_auto REQUIRED) ament_lint_auto_find_test_dependencies() endif() ament_package()
  • hello_moveit_node.cpp
#include<memory>#include<thread>#include<rclcpp/rclcpp.hpp>#include<moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>#include<moveit_visual_tools/moveit_visual_tools.h>intmain(int argc,char*argv[]){// 初始化 ROS 并创建节点 rclcpp::init(argc, argv);autoconst node = std::make_shared<rclcpp::Node>("hello_moveit", rclcpp::NodeOptions().automatically_declare_parameters_from_overrides(true));// 创建 ROS 日志器autoconst logger = rclcpp::get_logger("hello_moveit !");// 为当前状态监视器启动一个SingleThreadedExecutor，以获取有关机器人状态的信息 rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor; executor.add_node(node);auto spinner = std::thread([&executor](){ executor.spin();});// 创建 MoveIt MoveGroup 接口using moveit::planning_interface::MoveGroupInterface;auto move_group_interface =MoveGroupInterface(node,"panda_arm");// 构造并初始化MoveItVisualToolsauto moveit_visual_tools = moveit_visual_tools::MoveItVisualTools{ node,"base_link", rviz_visual_tools::RVIZ_MARKER_TOPIC, move_group_interface.getRobotModel()}; moveit_visual_tools.deleteAllMarkers(); moveit_visual_tools.loadRemoteControl();// Create a closure for updating the text in rvizautoconst draw_title =[&moveit_visual_tools](auto text){autoconst text_pose =[]{auto msg = Eigen::Isometry3d::Identity(); msg.translation().z()=1.0;// Place text 1m above the base linkreturn msg;}(); moveit_visual_tools.publishText(text_pose, text, rviz_visual_tools::WHITE, rviz_visual_tools::XLARGE);};autoconst prompt =[&moveit_visual_tools](auto text){ moveit_visual_tools.prompt(text);};autoconst draw_trajectory_tool_path =[&moveit_visual_tools, jmg = move_group_interface.getRobotModel()->getJointModelGroup("panda_arm")](autoconst trajectory){ moveit_visual_tools.publishTrajectoryLine(trajectory, jmg);};// 设置目标姿态（Target Pose）autoconst target_pose =[]{ geometry_msgs::msg::Pose msg; msg.orientation.w =1.0; msg.position.x =0.28; msg.position.y =-0.2; msg.position.z =0.5;return msg;}(); move_group_interface.setPoseTarget(target_pose);// 规划到目标姿态的路径prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to plan");draw_title("Planning"); moveit_visual_tools.trigger();autoconst[success, plan]=[&move_group_interface]{ moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan msg;autoconst ok =static_cast<bool>(move_group_interface.plan(msg));return std::make_pair(ok, msg);}();// 执行规划if(success){draw_trajectory_tool_path(plan.trajectory_); moveit_visual_tools.trigger();prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to execute");draw_title("Executing"); moveit_visual_tools.trigger(); move_group_interface.execute(plan);}else{draw_title("Planning Failed!"); moveit_visual_tools.trigger();RCLCPP_ERROR(logger,"Planning failed!");}// 关闭 ros rclcpp::shutdown(); spinner.join();return0;}

5.Tutorials——Planning Around Objects

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/planning_around_objects/planning_around_objects.html

本教程将向你介绍如何在规划场景中添加障碍物，并实现绕障碍物规划。

5.1 添加规划场景接口的头文件

在源文件顶部的头文件列表中添加以下内容：

#include<moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.hpp>

5.2 修改目标位姿

首先，通过以下修改更新目标位姿，使机器人规划到新的位置：

// 设置更新后的目标位姿autoconst target_pose =[]{ geometry_msgs::msg::Pose msg; msg.orientation.y =0.8; msg.orientation.w =0.6; msg.position.x =0.1; msg.position.y =0.4; msg.position.z =0.4;return msg;}(); move_group_interface.setPoseTarget(target_pose);

5.3 创建碰撞对象

在接下来的代码块中，我们将创建一个碰撞对象。需要注意的是，该对象将被放置在机器人的坐标系中。

**如果我们有感知系统可报告场景中障碍物的位置，其生成的消息格式与此类似。**本示例中我们将手动创建该对象。代码块末尾设置消息的操作类型为 ADD，这将使该对象被添加到碰撞场景中。将此代码块插入到 “设置目标位姿”（步骤 2）和 “创建规划” 的代码之间。

// 创建机器人需要避开的碰撞对象autoconst collision_object =[frame_id = move_group_interface.getPlanningFrame()]{ moveit_msgs::msg::CollisionObject collision_object; collision_object.header.frame_id = frame_id; collision_object.id ="box1"; shape_msgs::msg::SolidPrimitive primitive;// 定义立方体的尺寸（单位：米） primitive.type = primitive.BOX; primitive.dimensions.resize(3); primitive.dimensions[primitive.BOX_X]=0.5;// X轴方向长度 primitive.dimensions[primitive.BOX_Y]=0.1;// Y轴方向长度 primitive.dimensions[primitive.BOX_Z]=0.5;// Z轴方向长度// 定义立方体的位姿（相对于frame_id坐标系） geometry_msgs::msg::Pose box_pose; box_pose.orientation.w =1.0;// 四元数的x、y、z分量默认初始化为0，此处可省略 box_pose.position.x =0.2; box_pose.position.y =0.2; box_pose.position.z =0.25; collision_object.primitives.push_back(primitive); collision_object.primitive_poses.push_back(box_pose); collision_object.operation = collision_object.ADD;// 操作类型：添加对象return collision_object;}();

5.4 将对象添加到规划场景

最后，我们需要将该碰撞对象添加到规划场景中。通过 PlanningSceneInterface 类实现这一操作，该类利用 ROS 接口将规划场景的变更传递给 MoveGroup。此代码块应紧跟在 “创建碰撞对象” 的代码之后。

// 将碰撞对象添加到场景中 moveit::planning_interface::PlanningSceneInterface planning_scene_interface; planning_scene_interface.applyCollisionObject(collision_object);

5.5 运行程序并观察效果

按照上一教程的操作方式，使用 demo.launch.py 脚本启动 RViz，然后运行我们的程序。

  • 终端一：
source install/setup.bash ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py

同样的关闭 MotionPlanning，打开RivzVisualToolsGui

在这里插入图片描述
  • 终端二：
colcon build --packages-select hello_moveit source install/setup.bash ros2 run hello_moveit hello_moveit_node

终端二运行之后然后根据终端的提示点击RivzVisualToolsGui的Next按钮，可以看到确实避开了障碍物进行规划。

在这里插入图片描述


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源码

  • package.xml
<?xml version="1.0"?><?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?><packageformat="3"><name>hello_moveit</name><version>0.0.0</version><description>TODO: Package description</description><maintaineremail="[email protected]">zzw</maintainer><license>TODO: License declaration</license><buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend><depend>moveit_ros_planning_interface</depend><depend>rclcpp</depend><depend>moveit_visual_tools</depend><test_depend>ament_lint_auto</test_depend><test_depend>ament_lint_common</test_depend><export><build_type>ament_cmake</build_type></export></package>
  • CMakeLists.txt
# 1. 声明 C++ 标准（MoveIt 要求 C++17 及以上） cmake_minimum_required(VERSION 3.8) project(hello_moveit) if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang") add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic) endif() # 2. 查找依赖包 find_package(ament_cmake REQUIRED) find_package(rclcpp REQUIRED) find_package(moveit_ros_planning_interface REQUIRED) find_package(geometry_msgs REQUIRED) # 用到 Pose 消息时需要 find_package(moveit_visual_tools REQUIRED) # 3. 编译节点（替换为你的节点名） add_executable(hello_moveit_node src/hello_moveit_node.cpp) ament_target_dependencies( hello_moveit_node "rclcpp" "moveit_ros_planning_interface" "moveit_visual_tools" "geometry_msgs" ) # 4. 安装节点 install(TARGETS hello_moveit_node DESTINATION lib/${PROJECT_NAME} ) if(BUILD_TESTING) find_package(ament_lint_auto REQUIRED) ament_lint_auto_find_test_dependencies() endif() ament_package()
  • hello_moveit_node.cpp
#include<memory>#include<thread>#include<rclcpp/rclcpp.hpp>#include<moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>#include<moveit_visual_tools/moveit_visual_tools.h>#include<moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.h>intmain(int argc,char*argv[]){// 初始化 ROS 并创建节点 rclcpp::init(argc, argv);autoconst node = std::make_shared<rclcpp::Node>("hello_moveit", rclcpp::NodeOptions().automatically_declare_parameters_from_overrides(true));// 创建 ROS 日志器autoconst logger = rclcpp::get_logger("hello_moveit !");// 为当前状态监视器启动一个SingleThreadedExecutor，以获取有关机器人状态的信息 rclcpp::executors::SingleThreadedExecutor executor; executor.add_node(node);auto spinner = std::thread([&executor](){ executor.spin();});// 创建 MoveIt MoveGroup 接口using moveit::planning_interface::MoveGroupInterface;auto move_group_interface =MoveGroupInterface(node,"panda_arm");// 构造并初始化MoveItVisualToolsauto moveit_visual_tools = moveit_visual_tools::MoveItVisualTools{ node,"base_link", rviz_visual_tools::RVIZ_MARKER_TOPIC, move_group_interface.getRobotModel()}; moveit_visual_tools.deleteAllMarkers(); moveit_visual_tools.loadRemoteControl();// Create a closure for updating the text in rvizautoconst draw_title =[&moveit_visual_tools](auto text){autoconst text_pose =[]{auto msg = Eigen::Isometry3d::Identity(); msg.translation().z()=1.0;return msg;}(); moveit_visual_tools.publishText(text_pose, text, rviz_visual_tools::WHITE, rviz_visual_tools::XLARGE);};autoconst prompt =[&moveit_visual_tools](auto text){ moveit_visual_tools.prompt(text);};autoconst draw_trajectory_tool_path =[&moveit_visual_tools, jmg = move_group_interface.getRobotModel()->getJointModelGroup("panda_arm")](autoconst trajectory){ moveit_visual_tools.publishTrajectoryLine(trajectory, jmg);};// 设置更新后的目标位姿autoconst target_pose =[]{ geometry_msgs::msg::Pose msg; msg.orientation.y =0.8; msg.orientation.w =0.6; msg.position.x =0.1; msg.position.y =0.4; msg.position.z =0.4;return msg;}(); move_group_interface.setPoseTarget(target_pose);// 创建机器人需要避开的碰撞对象autoconst collision_object =[frame_id = move_group_interface.getPlanningFrame()]{ moveit_msgs::msg::CollisionObject collision_object; collision_object.header.frame_id = frame_id; collision_object.id ="box1"; shape_msgs::msg::SolidPrimitive primitive;// 定义立方体的尺寸（单位：米） primitive.type = primitive.BOX; primitive.dimensions.resize(3); primitive.dimensions[primitive.BOX_X]=0.5;// X轴方向长度 primitive.dimensions[primitive.BOX_Y]=0.1;// Y轴方向长度 primitive.dimensions[primitive.BOX_Z]=0.5;// Z轴方向长度// 定义立方体的位姿（相对于frame_id坐标系） geometry_msgs::msg::Pose box_pose; box_pose.orientation.w =1.0;// 四元数的x、y、z分量默认初始化为0，此处可省略 box_pose.position.x =0.2; box_pose.position.y =0.2; box_pose.position.z =0.25; collision_object.primitives.push_back(primitive); collision_object.primitive_poses.push_back(box_pose); collision_object.operation = collision_object.ADD;// 操作类型：添加对象return collision_object;}();// 将碰撞对象添加到场景中 moveit::planning_interface::PlanningSceneInterface planning_scene_interface; planning_scene_interface.applyCollisionObject(collision_object);// 创建规划器去目标位姿态prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to plan");draw_title("Planning"); moveit_visual_tools.trigger();autoconst[success, plan]=[&move_group_interface]{ moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan msg;autoconst ok =static_cast<bool>(move_group_interface.plan(msg));return std::make_pair(ok, msg);}();// 执行规划if(success){draw_trajectory_tool_path(plan.trajectory_); moveit_visual_tools.trigger();prompt("Press 'next' in the RvizVisualToolsGui window to execute");draw_title("Executing"); moveit_visual_tools.trigger(); move_group_interface.execute(plan);}else{draw_title("Planning Failed!"); moveit_visual_tools.trigger();RCLCPP_ERROR(logger,"Planning failed!");} rclcpp::shutdown(); spinner.join();return0;}
使用规划场景进行碰撞和约束检查的示例。使用规划场景ROS API的示例。可视化碰撞对象的示例。

用于规划对象的子帧示例。

在这里插入图片描述

6.Tutorials——Pick and Place with MoveIt Task Constructor

https://moveit.picknik.ai/main/doc/tutorials/pick_and_place_with_moveit_task_constructor/pick_and_place_with_moveit_task_constructor.html

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