(Robot_arm) robot_arm_control.launch 建立指南

  robot_arm_control.launch 建立指南

這個 robot_arm_control.launch 檔案應該包含：

1. 加載機械手臂的 URDF 模型 (robot_description)
2. 啟動 Gazebo 並載入機械手臂
3. 啟動 joint_state_publisher (發布關節狀態)
4. 啟動 robot_state_publisher (發布 TF 變換)
5. 啟動 ros_control 控制器 (controller_manager)
6. 啟動 joint_trajectory_controller 以控制機械手臂關節

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🚀 robot_arm_control.launch 詳細內容

📌 在 robot_arm_urdf/launch/robot_arm_control.launch 建立以下內容

xml
<launch>

    <!-- 🔹 設定機械手臂的 URDF  -->
    <arg name="use_gui" default="false"/>
    <arg name="robot_description" default="$(find robot_arm_urdf)/urdf/robot_arm_urdf.urdf"/>

    <!-- 🔹 載入機械手臂的 URDF -->
    <param name="robot_description" command="$(cat $(arg robot_description))" />

    <!-- 🔹 啟動 Gazebo 環境 -->
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" />

    <!-- 🔹 載入機械手臂到 Gazebo -->
    <node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model"
          args="-param robot_description -urdf -model robot_arm"
          output="screen"/>

    <!-- 🔹 啟動 Joint State Publisher (GUI 可選) -->
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher"
          type="joint_state_publisher" output="screen">
        <param name="use_gui" value="$(arg use_gui)" />
    </node>

    <!-- 🔹 啟動 Robot State Publisher -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher"
          type="robot_state_publisher" output="screen"/>

    <!-- 🔹 啟動 TF 變換 -->
    <node name="tf_footprint_base" pkg="tf" type="static_transform_publisher"
          args="0 0 0 0 0 0 base_link base_footprint 40" />

    <!-- 🔹 加載 ROS 控制器設定 -->
    <rosparam file="$(find robot_arm_urdf)/config/joint_trajectory_controller.yaml" command="load"/>

    <!-- 🔹 啟動 `controller_manager` 來管理關節控制 -->
    <node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner"
          respawn="false" output="screen"
          args="joint_state_controller robot_arm_controller"/>

</launch>

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📌 robot_arm_control.launch 內容解析

1️⃣ 載入機械手臂 URDF

xml
<arg name="robot_description" default="$(find robot_arm_urdf)/urdf/robot_arm_urdf.urdf"/>
<param name="robot_description" command="$(cat $(arg robot_description))" />

• 讀取 robot_arm_urdf.urdf，並設定 robot_description 參數，這是 ROS 控制器運行所必須的。

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2️⃣ 啟動 Gazebo

xml
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" />

• 啟動 Gazebo 的空白世界，準備加入機械手臂模型。

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3️⃣ 在 Gazebo 中生成機械手臂

xml
<node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model"
      args="-param robot_description -urdf -model robot_arm"
      output="screen"/>

• 透過 gazebo_ros 將機械手臂模型載入 Gazebo。

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4️⃣ 啟動 Joint State Publisher

xml
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher"
      type="joint_state_publisher" output="screen">
    <param name="use_gui" value="$(arg use_gui)" />
</node>

• joint_state_publisher 負責發布機械手臂的關節狀態 (/joint_states topic)。
• use_gui 設定是否啟動 GUI 來手動控制關節。

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5️⃣ 啟動 Robot State Publisher

xml
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher"
      type="robot_state_publisher" output="screen"/>

• robot_state_publisher 負責轉換機械手臂的 關節狀態 (/joint_states) 成 TF 變換，讓 RViz 也能顯示。

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6️⃣ 設定 TF (base_footprint → base_link)

xml
<node name="tf_footprint_base" pkg="tf" type="static_transform_publisher"
      args="0 0 0 0 0 0 base_link base_footprint 40" />

• 設定靜態變換，使 base_footprint 與 base_link 保持一致。

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7️⃣ 載入 ROS 控制器

xml
<rosparam file="$(find robot_arm_urdf)/config/joint_trajectory_controller.yaml" command="load"/>

• 讀取控制器設定 (joint_trajectory_controller.yaml)，這個 YAML 檔案應該包含：
  • 關節控制模式 (position_controllers/JointTrajectoryController)
  • 關節名稱 (joint_1 ~ joint_6)
  • PID 參數等

📌 🔹 joint_trajectory_controller.yaml (範例)

yaml
robot_arm_controller:
  type: position_controllers/JointTrajectoryController
  joints:
    - joint_1
    - joint_2
    - joint_3
    - joint_4
    - joint_5
    - joint_6
  gains:
    joint_1: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_2: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_3: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_4: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_5: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
    joint_6: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}

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8️⃣ 啟動 controller_manager

xml
<node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner"
      respawn="false" output="screen"
      args="joint_state_controller robot_arm_controller"/>

• 管理 ROS 控制器
• joint_state_controller：負責發布 /joint_states
• robot_arm_controller：負責控制機械手臂 (joint_trajectory_controller)

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📌 總結

這個 robot_arm_control.launch 會： ✅ 載入機械手臂的 URDF
✅ 啟動 Gazebo 並載入機械手臂
✅ 啟動 robot_state_publisher 以發送 TF
✅ 啟動 joint_state_publisher 發布關節狀態
✅ 啟動 ROS 控制器 (joint_trajectory_controller)

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🚀 如何測試

📌 (1) 啟動 Gazebo 與機械手臂

bash
roslaunch robot_arm_urdf robot_arm_control.launch

📌 (2) 確認控制器已啟動

bash
rosservice list | grep controller

應該看到 /robot_arm_controller/command。

📌 (3) 測試控制機械手臂

bash
rosrun robot_arm_urdf move_arm_loop.py

🚀 如果機械手臂沒有動，請提供 rostopic list 和 rosnode list 的輸出