OpenManipulator-X(ROS1)-Noetic-Chap4-快速入門

章節目錄

C4. 快速入門指南
- C4.1. 設定
- C4.2. 基本操作
  - C4.2.1. 啟動 controller
  - C4.2.2. 由鍵盤遙控

C4. 快速入門指南 #

本入門指南，是要一步一步介紹如何在 ROS 上運行 OpenManipulator-X 機器手臂，它會引導你首次操作 OpenManipulator-X。

為了執行本入門指南，你應該準備以下物品。

OpenManipulator-X 機器手臂
通訊介面(使用你喜歡的任一選項)(需另購)
- 選項 1 (由電腦直接控制)：DYNAMIXEL Starter Set 馬達入門套件包
- 選項 2 (由控制板控制)：OpenCR 1.0 控制板
電源
- 建議使用 ROBOTIS SMPS 電源線(12V，5A) (內含在 DYNAMIXEL Starter Set 中）

你也可以加購 Base Plate-02 鋁質平板，可以將 OpenManipulator-X 手臂鎖在平板上，然後用夾具將平板固定在桌上。

Note OpenCR 1.0 控制板具有 Arduino 編程功能。當 OpenManipulator-X 機器手臂與 OpenCR 1.0 連接時，OpenMANIPULATOR-X 可獨立操作而無需 ROS 環境。你可以參考 OpenManipulator-X-Arduino 的章節。

C4.1. 設定 #

C4.1.1. 在 PC 安裝 Ubuntu #

在 PC 或筆電上安裝 Ubuntu，會因電腦型號而略有差異。如有問題，請聯絡電腦製造商或是在網路社群詢問。

Note 操作的內容已在 Ubuntu 20.04 及 ROS1 Noetic Ninjemys 版本上測試過。

首先要在 Remote PC(你的桌電或是筆電)上安裝 Ubuntu(一種 Linux 作業系統). 請先下載 Ubuntu 20.04 LTS Desktop 版及參考安裝步驟進行安裝.

C4.1.2. 在 PC 安裝 ROS #

對初學者，強烈建議參照以下的指令操作，以便安裝 ROS。

				
					$ sudo apt update
$ wget https://raw.githubusercontent.com/ROBOTIS-GIT/robotis_tools/master/install_ros_noetic.sh
$ chmod 755 ./install_ros_noetic.sh
$ bash ./install_ros_noetic.sh

如果安裝失敗，請參考官方 ROS1 Noetic 安裝指南

補充資料：手動安裝 ROS 的步驟。 #

手動安裝比使用腳本安裝更耗時，但可以彈性的選擇安裝不同套件。以下指令是基於官方 ROS1 Noetic 安裝指南，不建議初學者使用。

1. Setup source.list

				
					$ sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

2. Setup the keys

				
					$ sudo apt install curl
$ curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -

3. Install ROS

				
					$ sudo apt update
$ sudo apt install ros-noetic-desktop-full

4. building 相依套件

				
					$ sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential

5. 初始化 rosdep

				
					$ sudo rosdep init
$ rosdep update

6. 設定 ROS 環境

如果你已經使用 script 腳本安裝 ROS，千萬不要輸入下列指令。

install_ros_noetic.sh 檔會自動設定基本的 ROS 環境。

				
					$ sudo apt install git
$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ catkin_init_workspace
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make
$ echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
$ echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
$ echo "export ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311" >> ~/.bashrc
$ echo "export ROS_HOSTNAME=localhost" >> ~/.bashrc"
$ source ~/.bashrc

C4.1.3. 安裝相關 ROS Packages #

以下指令，會下載 OpenManipulator-X 套件的原始碼，然後 build 的流程。

1. 安裝相依套件

				
					$ source ~/.bashrc
$ sudo apt-get install ros-noetic-ros-controllers ros-noetic-gazebo* ros-noetic-moveit* ros-noetic-industrial-core
$ sudo apt install ros-noetic-dynamixel-sdk ros-noetic-dynamixel-workbench*
$ sudo apt install ros-noetic-robotis-manipulator

2. 下載 OpenManipulator-X 套件的原始碼，然後 build。

				
					$ cd ~/catkin_ws/src/
$ git clone -b noetic https://github.com/ROBOTIS-GIT/open_manipulator.git
$ git clone -b noetic https://github.com/ROBOTIS-GIT/open_manipulator_msgs.git
$ git clone -b noetic https://github.com/ROBOTIS-GIT/open_manipulator_simulations.git
$ git clone -b noetic https://github.com/ROBOTIS-GIT/open_manipulator_dependencies.git
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

C4.1.4. 通訊介面 #

要控制 OpenManipulator-X 機器手臂，有兩個通訊介面的硬體選擇。請對應下列 2 個補充資料選項來選擇。

在完成選項後，請開電源，然後看所有的 Dynamixel-X 智能馬達 LED 燈，是否會閃一次。

補充資料：選項 1(建議): 使用 U2D2 轉接器作為通訊介面 (由電腦直接控制)。 #

C4.1.4.1. 如何連接 #

使用 Dynamixel Starter Set 馬達入門套件包(需另購)

將 micro USB 連接線，連接 U2D2 到 PC
3pin-TTL 連接線，連接 U2D2 到 U2D2 Power Hub Board
3pin-TTL 連接線，連接 DYNAMIXEL-X 智能馬達(OpenMANIPULATOR-X) 到 U2D2 Power Hub Board
SMPS 電源線(12V，5A)連接到 U2D2 Power Hub 電源擴充板，如下圖所示。

Note 請參考
- U2D2 線上手冊 (https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/interface/u2d2/)
- U2D2 Power Hub Board 線上手冊 (https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/interface/u2d2_power_hub/)
來詳細了解如何連接的資訊

C4.1.4.2. USB Latency Timer 延遲定時器設置 #

在 Linux(Ubuntu) 環境中，USB latency time 延遲時間，預設為 16ms。請按照以下步驟，將 DYNAMIXEL-X 智能馬達，和通過 USB 連接的 PC 之間的通信延遲時間，設置為最低值(1ms)。

打開 terminal 終端窗口(Alt + Ctrl + T)，並運行 roscore。

				
					$ roscore

在運行 roscore 的情況下，打開一個新的終端窗口，並輸入以下指令來設置 usb 延遲時間為 1ms。

				
					$ rosrun open_manipulator_controller create_udev_rules

TIPS 如果要查看目前 latency 的設置值，請在 terminal 中執行以下指令。

				
					$ cat /sys/bus/usb-serial/devices/ttyUSB0/latency_timer

補充資料：選項 2: 使用 OpenCR 1.0 控制器作為通訊介面 (由控制器控制)。 #

C4.1.4.3. 如何連接 #

使用 Dynamixel Starter Set 馬達入門套件包

將 micro USB 連接線，連接 OpenCR 到 PC
3pin-TTL 連接線，連接 DYNAMIXEL-X 智能馬達(OpenMANIPULATOR-X) 到 OpenCR
SMPS 電源線(12V，5A)連接到 OpenCR，如下圖所示。

Note 請參考
- OpenCR 1.0 控制器線上手冊 (https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/controller/opencr10/)
來詳細了解如何連接的資訊

C4.1.4.4. 上傳 source code #

1. 請參考此頁面的說明，安裝 Arduino IDE ，並在 Arduino IDE 環境中使用 OpenCR 控制板。

2. 連接 OpenCR 到 PC

3. 從 File > Examples > OpenCR > 10.Etc > usb_to_dxl 打開範例

4. 上傳 example 到 OpenCR

5. 當上傳完成，下列指令會顯示在 log 視窗。

FAQ 如果上傳失敗，可以依下列指示，嘗試在 recovery mode 下重新上傳韌體(https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/controller/opencr10/#recovery-mode)。
OpenCR 的 recovery mode 啟動順序如下。在 recovery mode 時，OpenCR 的 STATUS led 燈會 100ms 定時的閃爍。
- 打開 OpenCR 電源
- 按住 PUSH SW2 鍵
- 按一下 Reset 鍵
- 然後鬆開 Reset 鍵
- 再鬆開 PUSH SW2 鍵

C4.2. 基本操作 #

本節的指令適用於官方 ROBOTIS official OpenMANIPULATOR-X package。如果你是使用開源自製 OpenManipulator-X 手臂，請務必將 Dynamixel 馬達設置如下圖。

警告 gripper 爪手(ID 15)需要 Current based Position Control Mode 來控制。請確認你使用的 Dynamixel 智能馬達有支援此控制模式(https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/x/xm430-w350/#operating-mode11)。

FAQ - 你可以使用 Dynamixel Wizard 2.0 工具軟體來設定 Dynamixel 智能馬達(https://emanual.robotis.com/docs/en/software/dynamixel/dynamixel_wizard2/)
- 在完成 C 4.1.4 通訊介面章節後，使用 Dynamixel Wizard 2.0 工具軟體來設定 Dynamixel 智能馬達

C4.2.1. 啟動 controller #

執行本節的指令後，可控制 OpenManipulator-X 的軟體 controller 會啟動，OpenManipulator-X 手臂的每個關節，都會被鎖定(Torque On)。

當使用 U2D2 來控制

關閉所有 terminal，開新的 terminal 輸入下列指令

				
					$ roslaunch open_manipulator_controller open_manipulator_controller.launch

當使用 OpenCR 來控制