ROS - MoveIt 快速搭建機器人運動規劃平台

　　MoveIt是由ROS中一系列運動操作的功能包组成，包含運動規劃、操作控制、3D感知、運動學、碰撞檢測等等，並包含GUI控制介面。另外，MoveIt官網上還有相當詳細的教學與API說明。
　　MoveIt官網：http://moveit.ros.org/

MoveIt架構

下圖是MoveIt的系統架構圖

move_group是MoveIt的核心部分，可以綜合機器人的各獨立組件，為用戶提供一系列需要的動作指令和服務。從架構圖中我們可以看到，move_group類似於一個積分器，本身並不具備豐富的功能，主要做各功能包、插件的集成。它通過消息或服務的形式接收機器人上傳的點雲信息、joints的狀態消息，還有機器人的tf tree，另外還需要ROS的參數服務器提供機器人的運動學參數，這些參數會在使用setup assistant的過程中根據機器人的URDF模型文件，創建生成（SRDF和配置文件）。

一、安裝

sudo apt-get install ros-kinetic-moveit

 以下將使用《master ros for robotics programming》的案例進行學習，tutorial source code如下：

git clone https://github.com/qboticslabs/mastering_ros.git

二、Setup Assistant Tutorial

1. To start the MoveIt Setup Assistant:

roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

開啟「MoveIt Setup Assistant」之後，選擇「Create New MoveIt Configuration Package」建立新的Configuration Package。

這裡有兩個選擇，一個是新建一個配置功能包，一個是使用已有的配置功能包。這裡我們選擇新建配置功能包，並在程式碼中找到urdf文件(seven_dof_arm.urdf)。如果已有配置功能包，那麼新建後會覆蓋原有的文件。

2. Generate Self-Collision Matrix

然後點擊左側的第二項配置步驟，配置自碰撞矩陣，MoveIt！可以讓我們設置一定數量的隨機採樣點，根據這些點生成配裝參數，可想而知，過多的點會造成運算速度慢，過少的點會導致參數不完善，默認的採樣點數量是10000個，官方稱經過實踐，要獲得不錯的效果，10000是最低要求，我們就按照這個預設值生成碰撞矩陣。

3. Add Virtual Joints

虛擬關節主要是用來描述機器人在world坐標系下的位置，如果機器人是移動的，虛擬關節可以與移動基座關聯，不過一般的機械臂都是固定不動的，所以也可以不需要虛擬關節。

4. Add Planning Groups
Planning Group用於描述機器人的不同部分，例如定義手臂或末端夾具部分。這一步可以將機器人的多個組成部分（links，joints）集成到一個Planning Group當中。之後Motion Planning會針對個別的Planning Group完成運動規劃，在規劃的過程中還可以選擇運動學解析器（ kinematic solver）。

這裡創建兩個組，一個是機械臂部分（arm），一個是夾具部分（gripper）。

5. Add Robot Poses
Setup Assistant允許在配置中添加某些固定的姿勢（Pose），例如機器人的零點位置（Home）、初始位置等等，當然這些位置是用戶根據場景自定義的，不一定要和機器人本身的零點位置、初始位置相同。這樣做的好處就是我們使用MoveIt的API時，可以直接調用這些位置。

6. Label End Effectors
在添加了夾具的Planning Group之後，將這些群組指定為end-effectors可以在內部進行一些特殊操作。

7. Add Passive Joints
機器人上的某些關節可能在規劃控制的過程中不會使用到，可以先宣告出來。這裡沒有就不用管了。

8. Generate Configuration Files
最後一步，生成配置文件。一般會取名[robot_name]_moveit_config。這裡，會提示覆蓋已有的配置文件。

MotionPlanning

在完成配置之後即可退出 Setup Assistant，接著執行「demo.launch」看看：

$ roslaunch seven_moveit_config/launch/demo.launch

＊若是要執行Motion Planning的話，還需要再執行「move_group.launch」，導入Planning Library：

$ roslaunch seven_moveit_config/launch/move_group.launch

　　

這個介面是在rviz的基礎上加入了MoveIt Plugin，通過左下角的Plugin，我們可以選擇機械手臂的目標位置，進行運動規劃。或者拖動機械臂的前端，也可以改變機械臂的姿態。

在規劃頁面點擊「Plan and Execute」，MoveIt即會開始路徑規劃，並且可以看到機械臂開始向目標位置移動!

參考資料：
ROS MoveIt - tutorials
古月居　ROS探索总结—MoveIt基础
运动规划 (Motion Planning): MoveIt! 与 OMPL

VirtualBox與host分享資料夾

　　在VirtualBox 5. 1的「虛擬機器(Virtual Machine) 」安裝作業系統以後，如果主電腦（Host）和虛擬機器的客體（Guest）作業系統之間要共用資料，必須設定「共用資料夾」。要使用「共用資料夾」，必須在虛擬機器安裝「Guest Additions」，詳細的操作說明如下：

1. 選擇「裝置」 -> 「插入Guest Additions CD映像」。

 

2. 輸入使用者密碼。

3. 等待VirtualBox Guest Additions安裝完成。

4. 選擇「裝置」 ->「共用資料夾」 ->「共用資料夾設定...」。

5. 設定"資料夾路徑"，並且選擇「自動掛載」&「設為永久」，VirtualBox會自動將共用資料夾掛載於Guest Linux系統中「/media/sf_資料夾名稱」。

6.  設定完成之後，可以輸入「sudo ln -s [共用資料夾路徑]    [連結路徑]」方便之後使用。

參考資料：
VirtualBox 4.1安裝Ubuntu 11.10與Windows 7共用資料夾
Error mounting VirtualBox shared folders in an Ubuntu guest

tortoisegit 常見錯誤: disconnected no supported authentication methods available

1. 在從github上面pull/push資料時遇到錯誤：
disconnected no supported authentication methods available(server sent: publickey) 


但經過確認之後發現，透過git bash操作並沒有問題。
確認是因為git和小烏龜有衝突，解决方法：
右鍵 --> 小烏龜 --> settings --> network --> 修改ssh client為git的"ssh.exe"即可。

ROS使用Dynamixel Package

●  對於Dynamixel 1.0 protocol的馬達，可以使用package [dynamixel-motor]。

1. $ sudo apt-get install ros-kinetic-dynamixel-motor
2. $ roslaunch dynamixel_tutorials contorller_manager.launch

●  但對於使 用Dynamixel 2.0 protocol的馬達，package dynamixel-motor會無法辨識。因此要改為使用dynamixel-workbench-controller

Step 1: Install ROS package

$ sudo apt-get install ros-kinetic-dynamixel-workbench-controller

Step 2: Create package

$ roscreate-pkg my_dynamixel_workbench_tutorial dynamixel_workbench_single_manager std_msgs roscpp

Step 3: Create a launch file for the single manager node

1. Make a launch file in ros package which we created

$ cd my_dynamixel_workbench_tutorial
$ mkdir launch
$ cd launch
$ vim single_manager.launch

2. Type or copy&paste code below to connect dynamixel_workbench_single manager packages and set parameters

<launch>
  <arg name="device_name" default="/dev/ttyUSB0"/>
  <arg name="baud_rate" default="115200"/>

  <param name="device_name"      value="$(arg device_name)"/>
  <param name="baud_rate"        value="$(arg baud_rate)"/>

  <node name="single_manager_tutorial" pkg="dynamixel_workbench_single_manager" type="dynamixel_workbench_single_manager" required="true" output="screen"/>
</launch>

3. Before we operating this package, we need to access permission for USB device

$ sudo chmod a+rw /dev/ttyUSB0

4. Now we can run tutorial package:

$ roslaunch my_dynamixel_workbench_tutorial single_manager.launch

Step 4: Check state of Dynamixel

Now, we can check a state of linked Dynamixel through /dynamixel_workbench_single_manager/motor_state topic:

$ rostopic echo /dynamixel_workbench_single_manager/motor_state

Step 5: Send command to Dynamixel

We operate a Dynamixel using command. Address names can be checked published message or using table command. 

 [CMD]torque_enable 1
 [CMD]goal_position 2048

#1. Run single_manager and single_manager_gui

And we run single_manager_gui:

$ rosrun dynamixel_workbench_single_manager_gui dynamixel_workbench_single_manager_gui

#2. Controlled by roscpp

github - test for ROS dynamixel_workbench_single_manager(set position)

參考資料：

ros dynamixel_workbench_single_manager/Tutorials

Virtualbox使用USB設備

1. Virtualbox 主控程式預設並沒有安裝可以連接USB的程式模組，必須要另外到Virtualbox官網上的下載區來下載與安裝 Virtualbox Extension Pack。

PS. Virtualbox Extension Pack需要安裝與Virtualbox主控程式相同的版本。

2. 最後關閉所有程式號後再重新登入。重新開啟virtualbox的虛擬機器，就可以在USB中新增已連接的USB設備了。

3. 加入要使用的裝置

4. Linux對於USB裝置預設存取權限沒有開啟，可以用chmod每次自行開啟，或者修改USB預設權限。

$ sudo vim /etc/udev/rules.d/60-vboxadd.rules

貼上

KERNEL=="ttyUSB[0-9]*",NAME="tts/USB%n",GROUP="users",MODE="0666"

參考資料：

提昇 VirtualBox 功能的 Extension Pack 之安裝

How do I allow a non-default user to use serial device ttyUSB0?