ROS 2でCRANE+V2を動かしてみた 技術情報・開発日誌

CRANE+V2のROS 2パッケージを動かす

demo.launch.pyの起動後 ROS 2でCRANE+V2を動かしてみた
demo.launch.pyの起動後

こんにちはshotaです。

このシリーズでは、アールティのアームロボットCRANE+V2(クラインプラスブイツー)ROS 2で動かしていきます。
CRANE+V2のROS 2パッケージの詳しい使い方を説明します。

前回のおさらい

前回の記事ではLinux PC(Ubuntu 20.04)にMoveIt 2をインストールし、デモパッケージを実行しました。
その後、CRANE+V2のROS 2パッケージをインストールしました。

また、こちらの記事ではCRANE+V2とはどんなロボットなのか、ROS 2パッケージでどんな動きをするのかを紹介しました。ぜひご覧ください。

CRANE+V2のセットアップ

CRANE+V2 のROS 2パッケージはrt-net/crane_plusという名前でGitHubに公開されています。

前回の記事ではQuick Startの項目を実行しました。
今回はサンプルコード(crane_plus_examples)を実行します。

サンプルコードの実行手順は、crane_plus/crane_plus_examplesのREADMEに書かれています。

READMEの手順通りにセットアップし、サンプルを実行します。

CRANE+V2本体をPCに接続する

まずはCRANE+V2本体をPCに接続します。接続方法は製品マニュアルを参照してください。

また、こちらの記事でも接続方法を説明しています。

USBポートのアクセス権限を変更する

CRANE+V2をPCに接続すると/dev/ttyUSB0のようなデバイスファイルが作られます。
これが、CRANE+V2との通信に使われるUSBポートです

次のコマンドを実行すると、ポート名を確認できます。

$ ls /dev/ttyUSB*
/dev/ttyUSB0

このUSBポートを使用するためにアクセス権限を変更します。
詳しい説明は、CRANE+V2の制御パッケージであるcrane_plus_controlのREADMEに書かれているので参照してください。

次のコマンドを実行してアクセス権限を変更します。

$ sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

/dev/ttyUSB0以外を使用する場合(例:/dev/ttyUSB1、/dev/ttyUSB2)、アクセス権限の変更に加えて、パッケージのパラメータ設定が必要です。

パラメータはcrane_plus_control/config/crane_plus_controllers.yamlにセットされています。
このファイルのパラメータport_nameを変更します。

control_param_node:
  ros__parameters:
    port_name: /dev/ttyUSB0
    baudrate: 1000000
    joint_name_list:
      - crane_plus_joint1
      - crane_plus_joint2
      - crane_plus_joint3
      - crane_plus_joint4
      - crane_plus_joint_hand
    dxl_id_list: [0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05]
    timeout_seconds: 5.0

100 Hzで制御するための設定

crane_plus_controlはデフォルト100 Hz周期で制御するように設定されていますが、
100 Hz周期の制御を実現するためにはUSBポートのlatency_timerの変更と、サーボモータ AX-12AのReturn Delay Timeの変更が必要です。

まず、USBポートのlatency_timerを変更します。
ターミナルを開き、次のコマンドを実行します。

$ sudo su

パスワードを入力してroot権限でログインします。
その後、次のコマンドを実行します。

# echo 1 > /sys/bus/usb-serial/devices/ttyUSB0/latency_timer
# exit

つづいて、サーボモータAX-12AのReturn Delay Timeを設定します。
設定にはROBOTISのDynamixel Wizard 2というアプリケーションを使用します。

Dynamixel Wizard 2のインストール方法は下記のe-manualを参照してください。

AX-12AのReturn Delay Timeはアドレス0x05にセットされています。
この値を0にします。

AX-12AのReturn Delay Time

Return Delay Timeの設定

これで準備完了です。

ROS 2ノードを起動する

次のコマンドを実行して、demo.launch.pyを起動します。

$ ros2 launch crane_plus_examples demo.launch.py

これにより、MoveIt2 のノード(move_group)と、制御ノード(crane_plus_control)、RVizが起動するので、
RVizを操作してCRANE+V2を動かすことが出来ます。

RVizでCRANE+V2を動かす方法は前回の記事でも紹介しています。

demo.launch.pyの起動後

demo.launch.pyの起動後

サンプルを実行する

準備が整ったのでサンプルを実行します。

グリッパの開閉(gripper_control)

グリッパを開閉させるサンプルです。
ターミナルをもう一つ開き、次のコマンドを実行します。

$ ros2 launch crane_plus_examples example.launch.py example:='gripper_control'

実行するとこのように動きます。

ソースファイルgripper_control.cppを見ると、
グリッパのジョイント(サーボモータ)の角度を±30度で変化させていることがわかります。

gripper_joint_values[0] = to_radians(30);  // 目標角度を代入
move_group_gripper.setJointValueTarget(gripper_joint_values);  // 目標角度をセット
move_group_gripper.move();  // 動かす

gripper_joint_values[0] = to_radians(-30);  // 目標角度を代入
move_group_gripper.setJointValueTarget(gripper_joint_values);  // 目標角度をセット
move_group_gripper.move();  // 動かす

設定済みの姿勢に動かす(pose_groupstate)

設定済みの姿勢に動かすサンプルです。

次のコマンドを実行します。

$ ros2 launch crane_plus_examples example.launch.py example:='pose_groupstate'

実行するとこのように動きます。

ソースファイルpose_groupstate.cppを見ると、
homeverticalという目標姿勢をセットして動かしていることがわかります。

move_group_arm.setNamedTarget("home");  // 目標姿勢の名前をセット
move_group_arm.move();  // 動かす

move_group_arm.setNamedTarget("vertical");  // 目標姿勢の名前をセット
move_group_arm.move();  // 動かす

これらの目標姿勢はcrane_plus_moveit_config/config/crane_plus.srdfで設定されています。

<group_state name="vertical" group="arm">
    <joint name="crane_plus_joint1" value="0" />
    <joint name="crane_plus_joint2" value="0" />
    <joint name="crane_plus_joint3" value="0" />
    <joint name="crane_plus_joint4" value="0" />
</group_state>
<group_state name="home" group="arm">
    <joint name="crane_plus_joint1" value="0.0" />
    <joint name="crane_plus_joint2" value="-1.16" />
    <joint name="crane_plus_joint3" value="-2.01" />
    <joint name="crane_plus_joint4" value="-0.73" />
</group_state>

ジョイント角度を一つずつ変更する(joint_values)

ジョイント角度を1つずつ変更するサンプルです。

次のコマンドを実行します。

$ ros2 launch crane_plus_examples example.launch.py example:='joint_values'

実行するとこのように動きます。

ソースファイルjoint_values.cppを見ると、
ジョイント角度をそれぞれ45度動かしていることがわかります。

auto joint_values = move_group_arm.getCurrentJointValues();
double target_joint_value = to_radians(45.0);
for (size_t i = 0; i < joint_values.size(); i++) {
  joint_values[i] = target_joint_value;
  move_group_arm.setJointValueTarget(joint_values);
  move_group_arm.move();
}

ピックアンドプレース(pick_and_place)

モノを掴む・持ち上げる・運ぶ・置くサンプルです。

次のコマンドを実行します。

$ ros2 launch crane_plus_examples example.launch.py example:='pick_and_place'

実行するとこのように動きます。

ソースファイルpick_and_place.cppを見ると、
手先の目標位置座標(x, y, z)と、目標姿勢(ロール、ピッチ、ヨー)をセットして動かしていることがわかります。

target_pose.position.x = 0.15;  // 手先の目標座標 x=0.15 m
target_pose.position.y = 0.0;
target_pose.position.z = 0.06;
q.setRPY(to_radians(0), to_radians(90), to_radians(0));  // 手先の目標姿勢ピッチ=90度
target_pose.orientation = tf2::toMsg(q);
move_group_arm.setPoseTarget(target_pose);  // 目標位置・姿勢をセット
move_group_arm.move();  // 動かす

まとめ

今回は、

  • CRANE+V2をROS 2で動かすためにセットアップしました。100 Hz周期で動かすためには、latency_timerReturn Delay Timeの設定が必要です。
  • CRANE+V2のサンプルを実行しました。ソースファイルを書き換えることで、様々な動きを試すことが出来ます。

次回は、ROS/ROS2 Advent Calendar 2020にCRANE+V2の記事を投稿する予定です。

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