写在前面
在上一篇六自由度机械臂SolidWorks模型转化成urdf文件，添加简单gazebo属性并修改为xacro中，模型建立的顺序是正确的，也能够在rviz中显示，但是加载arbotix配置后出现如下错误，模型的tf树始终都是断的，网上提到的方法几乎尝试遍了也没有解决这个问题，纠结了好几天，最终决定从模型开始重新入手，自己建模丰衣足食。
1.Arbotix
Arbotix是一款控制电机、舵机的控制板，并提供相应的ros功能包，但是这个功能包的功能不仅可以驱动真实的Arbotix控制板，它还提供一个差速控制器，通过接受速度控制指令更新机器人的joint状态，从而帮助我们实现机器人在rviz中的运动。
这个差速控制器在arbotix_python程序包中，完整的arbotix程序包还包括多种控制器，分别对应dynamixel电机、多关节机械臂以及不同形状的夹持器。本文用到如下控制器：
关节轨迹控制器FollowController单伺服电机并行夹持器parallel_single_servo_controller
2.Arbotix配置文件
arbotix配置文件格式为.yaml，通常放在模型包的config文件夹下。模拟仿真比较简单，一个launch文件+arbotix配置文件即可。该配置文件与控制器相关，定义控制器名称、作用的关节（关节一定要写全，不然会出现tf变换错误）以及位置速度参数等，具体可见本文代码。参考phantomx_pincher_arm的配置代码，arm部分的配置文件为myrobot_arm.yaml，如下：
source: myrobot_arm.yamlbaud: 1000000 #与实际有关，虚拟仿真时可以不用管rate: 100#与实际有关，虚拟仿真时可以不用管port: /dev/ttyUSB0read_rate: 15 #与实际有关，虚拟仿真时可以不用管write_rate: 25#与实际有关，虚拟仿真时可以不用管joints: {joint1: {id: 1, max_angle: 135, min_angle: -135, max_speed: 90},joint2: {id: 2, max_angle: 135, min_angle: -135, max_speed: 90},joint3: {id: 3, max_angle: 135, min_angle: -135, max_speed: 90},joint4: {id: 4, max_angle: 135, min_angle: -135, max_speed: 90},joint5: {id: 5, max_angle: 135, min_angle: -135, max_speed: 90},finger_joint1: {id: 6, max_speed: 90},}controllers: {arm_controller: {type: follow_controller, joints: [joint1, joint2, joint3, joint4, joint5], action_name: arm_controller/follow_joint_trajectory, onboard: False }}
简单说一下第一部分joints每个参数的含义：
id 电机的硬件编号，按顺序写neutral（默认512）：上面代码没有，主要作用是当发布关节状态时，neutral值由arbotix驱动映射为0弧度。实际操作中怎么用我现在还不清楚，后面遇到了再解决max_angle、min_angle 关节电机转动角度的范围max_speed 电机的最大允许速度
第二部分controllers是配置文件的控制器部分，这里arm只需配置一个控制器：机械臂关节的轨迹运动控制器follow_controller，涉及参数如下：
onboard（默认：true）在使用真正的arbotix控制板时改为trueaction_name 定义了关节轨迹控制器的命名空间，指定arbotix节点接受的消息名称joint 该控制器管理的一系列关节，顺序要与上一部分中相同type 控制器的种类
gripper部分的配置文件为myrobot_gripper.yaml，代码如下。
source: myrobot_gripper.yamlmodel: parallelinvert: falsepad_width: 0.005finger_length: 0.08min_opening: 0.0max_opening: 0.06joint: finger_joint1
model 夹持器的种类，总共有三种，单边单伺服模型（pi机器人）、双边双伺服模型（MaxWell）、单伺服并行模型（PhantomX），本文选择单伺服并行模型parallelpad_width、finger_length 单位为米，根据具体模型指定finger的宽度和长度min_opening、max_opening 单位为米，根据具体模型指定夹持器的最大、最小开合距离joint 关节名必须匹配urdf模型文件中的夹持器关节名invert 如果发现关节以一个跟urdf模型中规定方向的反方向运动，则可将invert参数设置为true
需要特别注意的是，yaml格式比较严格，不能解析tab，要用空格来代替。写好之后可以利用这个地址格式检查来检查一下yaml是否有格式错误。
3.launch启动文件
<?xml version="1.0"?><launch><param name="/use_sim_time" value="false"/><arg name="simulation" default="true"/><arg name="port" default="dev/ttyUSB0"/><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find myrobot_description_ultimate)/urdf/myrobot.urdf.xacro'"/><node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"><param name="publish_frequency" type="double" value="20.0"/> </node><!--启动arm控制器，arbotix_python程序包里的arbotix_driver节点 --><node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" output="screen"><!-- 加载mrobot_arm.yaml配置文件 --><rosparam file="$(find myrobot_description_ultimate)/config/myrobot_arm.yaml" command="load"/><param name="sim" value="$(arg simulation)"/><param name="port" value="$(arg port)"/></node><!-- 启动gripper控制器，arbotix-controllers程序包中包含了gripper_controller节点 --><node name="gripper_controller" pkg="arbotix_controllers" type="gripper_controller" output="screen"><!-- 加载mrobot_gripper.yaml配置文件 --><rosparam file="$(find myrobot_description_ultimate)/config/myrobot_gripper.yaml" command="load" /><param name="port" value="$(arg port)"/><param name="sim" value="$(arg simulation)"/></node><!-- Show in Rviz --><node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" /></launch>
利用arbotix_gui测试
运行命令：
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make$ source ./devel/setup.bash$ runlaunch myrobot_description fake_myrobot.launch
屏幕上会出现如下输出：
process[robot_state_publisher-1]: started with pid [25867]process[arbotix-2]: started with pid [25868]process[gripper_controller-3]: started with pid [25869]process[rviz-4]: started with pid [25885]shutdown request: new node registered with same name[INFO] [1556967484.301683]: ArbotiX being simulated.shutdown request: new node registered with same name[INFO] [1556967484.404963]: Started FollowController (arm_controller). Joints: ['joint1', 'joint2', 'joint3', 'joint4', 'joint5'] on C1
可以看到gripper_controller、虚拟模式下的arbotix控制器启动了，还启动了FollowController（arm_controller）。
输入命令arbotix_gui，调节各关节滚动条可以看到对应的机械臂关节在rviz中运动。
启动后，运行起来的节点图
利用trajectory_demo.py例程测试arbotix关节轨迹动作控制器
参考例程古月大神著作源码
创建这个例程的主要目的在于方便。前面提到arbotix中的follow_controller，这是机械臂关节的虚拟控制器，它能够实现一个joint trajectory action server，并且通过FollowJointTrajectoryGoal消息来响应动作目标，这种消息对于手工在命令行输入而言太长太复杂，因此利用trajectory_demo这个python脚本代替，代码如下：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-import rospyimport actionlibfrom control_msgs.msg import FollowJointTrajectoryAction, FollowJointTrajectoryGoalfrom trajectory_msgs.msg import JointTrajectory, JointTrajectoryPointclass TrajectoryDemo():def __init__(self):rospy.init_node('trajectory_demo')# 是否需要回到初始化的位置reset = rospy.get_param('~reset', False)# 机械臂中joint的命名，要与urdf中描述的一致arm_joints = ['joint1','joint2','joint3', 'joint4','joint5',]# 下面关节位置的顺序需要与上面定义的关节名一一对应，如果在命令行将reset参数设为true，目标位置就会回到空挡位置；如果为false，则会到设定的foward位姿if reset:# 如果需要回到初始化位置，需要将目标位置设置为初始化位置的六轴角度arm_goal = [0, 0, 0, 0, 0]else:# 如果不需要回初始化位置，则设置目标位置的六轴角度# 设定位姿为forwardarm_goal = [-9.87189668696e-05, 0.804022496599, 0.88171765075, 0.700188077266, 9.77076938841e-05]# 连接机械臂轨迹规划的trajectory action serverrospy.loginfo('Waiting for arm trajectory controller...') arm_client = actionlib.SimpleActionClient('arm_controller/follow_joint_trajectory', FollowJointTrajectoryAction)arm_client.wait_for_server() rospy.loginfo('...connected.') # 使用设置的目标位置创建一条轨迹数据arm_trajectory = JointTrajectory()arm_trajectory.joint_names = arm_jointsarm_trajectory.points.append(JointTrajectoryPoint())arm_trajectory.points[0].positions = arm_goalarm_trajectory.points[0].velocities = [0.0 for i in arm_joints]arm_trajectory.points[0].accelerations = [0.0 for i in arm_joints]arm_trajectory.points[0].time_from_start = rospy.Duration(3.0)rospy.loginfo('Moving the arm to goal position...')# 创建一个轨迹目标的空对象arm_goal = FollowJointTrajectoryGoal()# 将之前创建好的轨迹数据加入轨迹目标对象中arm_goal.trajectory = arm_trajectory# 设置执行时间的允许误差值arm_goal.goal_time_tolerance = rospy.Duration(0.0)# 将轨迹目标发送到action server进行处理，实现机械臂的运动控制arm_client.send_goal(arm_goal)# 等待机械臂运动结束arm_client.wait_for_result(rospy.Duration(5.0))rospy.loginfo('...done')if __name__ == '__main__':try:TrajectoryDemo()except rospy.ROSInterruptException:pass
from control_msgs.msg import FollowJointTrajectoryAction, FollowJointTrajectoryGoalfrom trajectory_msgs.msg import JointTrajectory, JointTrajectoryPoint
control_msgs包含用于控制机器人的基本消息（message）和动作（action），提供了控制器设定点、关节以及笛卡尔轨迹的表示；
trajectory_msgs定义了用于定义机器人轨迹的消息（message）。
首先需要导入一些和轨迹相关的message和action，比如FollowJointTrajectoryAction动作和FollowJointTrajectoryGoal消息。另外，这些轨迹信息是由关节位置、速度、加速度和受到的作用力进行定义的，因此还需要导入JointTrajectory和JointTrajectoryPoint消息。
arm_client = actionlib.SimpleActionClient('arm_controller/follow_joint_trajectory', FollowJointTrajectoryAction)
创建一个简单的动作客户端action client，将其连接到机械臂的joint trajectory action server上，声明action的消息名为arm_controller/follow_joint_trajectory，这是用前面提到arbotix配置文件的action_name参数，类型为FollowJointTrajectoryAction。
arm_trajectory = JointTrajectory() #创建一个空的JointTrajectory()对象arm_trajectory.joint_names = arm_joints #将上面定义的arm_joints变量存入关节名称中# 追加一个空的JointTrajectoryPoint，序号为0，之后会在里面填入目标位姿arm_trajectory.points.append(JointTrajectoryPoint()) arm_trajectory.points[0].positions = arm_goal #填入目标位置# 机械臂运动到目标位置后，各关节速度和加速度应均为0arm_trajectory.points[0].velocities = [0.0 for i in arm_joints]arm_trajectory.points[0].accelerations = [0.0 for i in arm_joints]arm_trajectory.points[0].time_from_start = rospy.Duration(3.0) #规定整条轨迹在3s内运行完
之前arm_goal变量中保存了机械臂各关节的目标位姿，将该变量赋给arm_trajectory.point[0].positions。创建完单点目标轨迹arm_trajectory发送给动作服务器joint trajectory action server。
首先启动上文创建的fake_myrobot.launch，然后运行测试例程
$ roslaunch myrobot_description fake_myrobot.launch$ rosrun myrobot_planning trajectory_demo.py _reset:=False
可以在rviz界面看到机械臂开始平滑运动，到达目标位置后停止。
可以查看话题列表如下
