本文档由北京小芽科技翻译，原文来自于ROBOTIS官方技术文档。

7 机械手臂

注意。

• 本说明在Ubuntu 16.04和ROS Kinetic Kame上测试。
• 如果你想了解更多关于OpenMANIPULATOR-X的具体信息，请参考OpenMANIPULATOR-X电子手册。

警告

Raspberry Pi 4和Jetson Nano不支持Kinetic。请根据支持的Ubuntu版本选择其他ROS或ROS2发行版。

电子手册中的内容可能在没有事先通知的情况下被更新。因此，一些视频可能与电子手册中的内容有所不同。

TIP: 可以通过屏幕左上角的Ubuntu搜索图标找到终端应用程序。运行终端的快捷键是Ctrl-Alt-T。

7.1 装配有OpenMANIPULATOR机械手臂的TurtleBot3

ROBOTIS的OpenMANIPULATOR-X是支持ROS的操纵器之一，其优点是通过使用DYNAMIXEL执行器与3D打印部件，能够以低成本轻松制造。

OpenMANIPULATOR-X的优点是与TurtleBot3 Waffle和Waffle Pi兼容。通过这种兼容性，可以弥补自由度的不足，并可以作为一个服务机器人具有TurtleBot3所具有的SLAM和导航能力，具有更大的完整性。TurtleBot3和OpenMANIPULATOR-X可以作为一个 “移动操纵器 “使用，可以做像以下视频那样的事情。

电子手册中的内容可能会在没有事先通知的情况下进行更新。因此，一些视频可能与电子手册中的内容有所不同。

7.2 软件设置

注意: 在安装 open_manipulator_with_tb3 软件包之前，在远程计算机上安装 turtlebot3 和 open_manipulator 软件包。

1. **[远程电脑]**使用以下命令下载并构建软件包，以便使用组装的OpenMANIPULATOR-X。

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$ cd ~/catkin_ws/src/
$ git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_manipulation.git
$ git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_manipulation_simulations.git
$ git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/open_manipulator_dependencies.git
$ sudo apt install ros-kinetic-ros-control* && ros-kinetic-control* && ros-kinetic-moveit*
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

7.3 硬件装配

• CAD files (TurtleBot3 Waffle Pi + OpenMANIPULATOR)

• 首先，拆下激光雷达传感器，并将其移到TurtleBot3的前面（红圈代表螺栓的位置）。
• 第二，在TurtleBot3上安装OpenMANIPULATOR（黄圈代表螺栓的位置）。

7.4 OpenCR 设置

注意。要使用OpenMANIPULATOR-X，你需要通过使用shell脚本或Arduino IDE将固件上传至OpenCR。

1. 强烈建议使用**Shell script**来上传固件，因为它使用了一个预先建立的二进制文件。
2. 2. **Arduino IDE**根据提供的源代码进行构建，并上传生成的二进制文件。
      OpenCR Arduino板管理器不支持基于ARM的处理器，如Raspberry Pi或Jetson Nano。

xxxxxxxxxx $ cd ${turtlebot3_gazebo_plugin}/build$ ./image_listener ${TB3_MODEL}bash

当OpenMANIPULATOR正确安装在TurtleBot3上后，OpenCR固件需要更新以控制连接的DYNAMIXEL。请遵循下面的固件更新说明。

1. [TurtleBot3 SBC] 在Raspberry Pi（SBC）上下载OpenCR固件文件，用以下命令上传正确的固件。

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   $ export OPENCR_PORT=/dev/ttyACM0 $ export OPENCR_MODEL=om_with_tb3 $ rm -rf ./opencr_update.tar.bz2 $ wget https://github.com/ROBOTIS-GIT/OpenCR-Binaries/raw/master/turtlebot3/ROS1/latest/opencr_update.tar.bz2 $ tar -xvf opencr_update.tar.bz2 $ cd ./opencr_update $ ./update.sh $OPENCR_PORT $OPENCR_MODEL.opencr

2. 当固件完全上传后，你会在终端看到一个文本字符串：jump_to_fw

危险

请注意在机器人关节之间夹住你的身体!!

当固件成功上传后，OpenCR板将重新启动，OpenMANIPULATOR-X将移动到初始姿势。
建议将OpenMANIPULATOR-X摆成如下图所示的类似姿势，以避免在初始姿势中出现任何物理损坏。

7.4.1 Arduino IDE

请注意，OpenCR板卡管理器不支持基于ARM的SBC的Arduino IDE，如Raspberry Pi或NVidia Jetson。
为了使用Arduino IDE上传OpenCR固件，请在你的电脑上按照以下说明操作。

7.5 启动

注意。请确保OpenCR端口在PC上被正确分配。参见turtlebot3_core. launch。

7.5.1 运行 roscore

[远程PC] 在终端中运行以下指令启动ROS

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$ roscore

7.5.2 定义 TurtleBot3 模型

[TurtleBot3 SBC] 如果TURTLEBOT3_MODEL没有在.bashrc文件中定义，则导出TurtleBot3模型（waffle或waffle_pi）。

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$ export TURTLEBOT3_MODEL=waffle_pi

注意: TurtleBot3模型可能与TurtleBot3的硬件配置不同，如burger或waffle或waffle_pi。

7.5.3 运行 Bringup

**[TurtleBot3 SBC]**运行TurtleBot3的Bringup节点，并使用以下命令启动roserial和LDS传感器。

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$ roslaunch turtlebot3_bringup turtlebot3_robot.launch

7.6 模拟仿真

按照本节内容，使用Gazebo模拟TurtleBot3操纵。

7.6.1 Run Gazebo

**[远程电脑]**用以下命令将带有OpenMANIPULATOR-X的TurtleBot3加载到Gazebo世界。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_gazebo turtlebot3_manipulation_gazebo.launch

7.6.2 运行 move_group 节点

[远程电脑] 为了使用Moveit功能，启动move_group节点。如果你在Gazebo中按下**[▶]按钮开始模拟，使用以下命令。
启动成功后，“你现在可以开始规划了！”**信息将被打印在终端上。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_moveit_config move_group.launch

7.6.3 运行 RViz

**[远程电脑]**通过读取配置Moveit环境数据的moveit.rviz文件，在RViz中使用Moveit功能。
你可以使用一个交互式标记来控制安装的机械手，并模拟目标位置的运动，这有助于通过提前模拟运动来防止可能的物理接触。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_moveit_config moveit_rviz.launch

7.6.4 运行 ROBOTIS GUI 控制器

• [远程PC]你也可以使用ROBOTIS GUI来控制Gazebo中的OpenMANIPULATOR-X。该GUI支持任务空间和联合空间控制。使用你喜欢的任何控制方法。
  • 任务空间控制。根据OpenMANIPULATOR-X的末端执行器的有效抓取位置（在抓取器之间用红色小方块表示）进行控制。
  • 关节空间控制。基于每个关节角度的控制。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_gui turtlebot3_manipulation_gui.launch

7.7 操作机械臂

按照给定的指示来操作您的机器人。

7.7.1 运行 roscore

[远程PC] 在ROS 1中运行 roscore

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$ roscore

7.7.2 运行 Bringup

1. **[TurtleBot3 SBC]**运行TurtleBot3的Bringup节点，并使用以下命令启动roserial和LDS传感器。

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$ roslaunch turtlebot3_bringup turtlebot3_robot.launch

1. **[远程PC]**在TurtleBot3上运行OpenMANIPULATOR的Bringup节点

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_bringup turtlebot3_manipulation_bringup.launch

7.7.3 运行 move_group 节点

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_moveit_config move_group.launch

7.7.4 运行 RViz

**[远程PC]**运行Rviz以使数据可视化，并使用互动标记。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_moveit_config moveit_rviz.launch

[7.7.5 运行 ROBOTIS GUI 控制器

[远程PC] OpenMANIPULATOR可以用ROBOTIS GUI控制器而不是RVIz工具来控制。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_gui turtlebot3_manipulation_gui.launch

7.8 SLAM

使用SLAM功能，用TurtleBot3和OpenMANIPULATOR更新未知地图

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7.8.1 运行 roscore

[远程PC] 在 ROS 1 中运行roscore 。

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$ roscore

7.8.2 运行 Bringup

**[TurtleBot3 SBC]**运行TurtleBot3的Bringup节点，并使用以下命令启动roserial和LDS传感器。

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$ roslaunch turtlebot3_bringup turtlebot3_robot.launch

注意：由于TurtleBot3上的OpenMANIPULATOR对于SLAM来说不是必需的，move_group和bringup节点，是控制OpenMANIPULATOR的参数，使用这些节点并不重要。

7.8.3 [Run SLAM 节点

**[远程PC]**运行SLAM节点，用TurtleBot3更新未知地图。这个节点利用gmapping包。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_slam slam.launch

7.8.4 运行 turtlebot3_teleop_key 节点

1. [远程 PC] 更新TurtleBot3将使用turtlebot3_teleop_key节点导航的地图。

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$ roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch

1. **[远程 PC]**一旦地图完全更新，运行map_saver节点来保存更新的地图。

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$ rosrun map_server map_saver -f ~/map

7.9 Navigation

使用配备有OpenMANIPULATOR的TurtleBot3发送到地图中的所需位置。

7.9.1 运行 roscore

[远程 PC] 在 ROS 1 中运行roscore 。

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$ roscore

7.9.2 运行 Bringup

**[TurtleBot3 SBC]**运行TurtleBot3的Bringup节点，并使用以下命令启动roserial和LDS传感器。

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$ roslaunch turtlebot3_bringup turtlebot3_robot.launch

7.9.3 运行 Navigation 节点

**[远程PC]**用以下命令运行导航节点，它将调用统一机器人描述格式（urdf）和RViz的配置数据来设置GUI环境、导航参数和更新地图。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_navigation navigation.launch

7.9.4 如何用导航控制OpenMANIPULATOR

当TurtleBot3接近目标位置时，当导航节点运行时，你可以运行这个节点来控制TurtleBot3上的OpenMANIPULATOR。但是，当TurtleBot3处于运动状态时，OpenMANIPULATOR的运动将受到外部影响而不稳定，如重心或振动；因此，建议在TurtleBot3不行驶时使用该操纵器。

7.9.4.1 为OpenMANIPULATOR运行 Bringup 节点

[远程电脑]运行turtlebot3_manipulation_bringup节点，就像使用单个OpenMANIPULATOR一样。这个节点包含臂控制器和抓取器控制器。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_bringup turtlebot3_manipulation_bringup.launch

7.9.4.2 运行 move_group 节点

move_group节点支持两个界面来控制OpenMANIPULATOR；Moveit！和ROBOTIS GUI。根据你的偏好选择其中之一。在本节中，只介绍GUI控制器。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_moveit_config move_group.launch

注意。更多细节请参考MoveIt！。

7.9.5 运行 GUI Controller 控制器

使用这个界面，你可以控制TurtleBot3上的OpenMANIPULATOR **[远程PC]**。

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$ roslaunch turtlebot3_manipulation_gui turtlebot3_manipulation_gui.launch