基于ROS的6自由度机械臂运动轨迹规划*

朱 萌，孟 婥，张 豪，孙以泽

(东华大学机械工程学院，上海 201620)

0 引言

随着传统制造方式不断向智能制造转型，机器人应用领域不断拓展，对机器人控制系统的要求越来越高[1]。然而，工业机器人开发过程面临许多问题。机器人厂商大多开发自身的软件接口，可移植性差；复杂的建模及对大量冗余代码的编写严重影响开发者的工作效率[2]。开源机器人操作系统ROS (Robot Operating System)具有跨平台、多语言支持、代码复用等优点[3]，能很好地解决这些问题。

本文创建工业机器人实体模型并转换为ROS中所使用的URDF格式文件，利用Moveit!提供的C++、Python接口实现了对笛卡尔空间连续轨迹直线与圆弧插补，并在Rviz中进行了仿真。在平面、空间进行路径规划，验证了RRTConnect算法具有更高的搜索速度，完成了复杂环境下无碰撞路径规划，对工业机器人在实际工作中保障运动安全具有一定意义。

1 ROS仿真平台搭建

ROS是Willow Garage公司2010年发布的开源机器人操作系统，它采用分布式架构，通过各功能独立的节点(Node)传递消息实现任务的分层次运行，具有支持多语言、免费且开源、代码易拓展等优点[3]。基于此，本文在Ubuntu18.04上利用ROS-Melodic搭建6自由度机械臂运动规划仿真平台。

1.1 URDF文件获取

URDF (universal robotic description format) 是统一描述机器人仿真模型设定的XML语言[4]，其主要定义了link和joint，包括限位信息limits，碰撞信息collision，惯性信息inertial，可视化信息visual及link间的父子从属关系信息。

本文研究对象为新松6自由度工业机器人如图1所示，在SolidWorks建立机器人模型，其中每个连杆设定相应的coordinate参考坐标系和axis旋转轴，通过ROS官方的SW2URDF插件经顺序定义各关节、父子连杆、限位参数、参考坐标系及旋转轴后生成URDF文件。……