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HighTorque-Robotics/Panthera-HT_ROS2

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Panthera-HT 机械臂 ROS2 Jazzy 工作空间

工作空间结构

Panthera_HT_ROS2_Jazzy/src/
  ├── hightorque_robot/                    # 底层电机控制 SDK + 机械臂示例
  ├── with_gripper_config/                  # MoveIt 配置包（核心）
  ├── panthera_ht_description_with_finger/  # 机器人 URDF 描述包（含夹爪）
  ├── panthera_hardware/                    # ROS2 Control 硬件接口包
  ├── panthera_gazebo/                     # Gazebo 仿真包
  ├── panthera_bringup/                    # 系统启动包
  ├── panthera_commander/                  # MoveIt 指令示例包
  ├── panthera_arm_control/                # 直接 SDK 驱动控制节点（话题/服务/IK）
  └── panthera_interfaces/                 # 自定义消息接口包

环境要求

  • Ubuntu 24.04
  • ROS2 Jazzy

快速部署（新电脑）

1. 安装 ROS2 Jazzy

如果还没装 ROS2，参考官方文档：https://docs.ros.org/en/jazzy/Installation/Ubuntu-Install-Debs.html

安装完成后确保 source 了 ROS2 环境：

source /opt/ros/jazzy/setup.bash

2. 克隆仓库

cd ~
git clone https://github.com/HighTorque-Robotics/Panthera_HT_ROS2.git Panthera_HT_ROS2_Jazzy
cd Panthera_HT_ROS2_Jazzy

3. 安装系统依赖

# ROS2 相关包
sudo apt install -y \
  ros-jazzy-moveit \
  ros-jazzy-ros2-control \
  ros-jazzy-ros2-controllers \
  ros-jazzy-controller-manager \
  ros-jazzy-robot-state-publisher \
  ros-jazzy-rviz2 \
  ros-jazzy-xacro \
  ros-jazzy-joint-state-broadcaster \
  ros-jazzy-joint-trajectory-controller \
  ros-jazzy-gazebo-ros-pkgs

# 底层 SDK 依赖
sudo apt install -y \
  libyaml-cpp-dev \
  libserialport-dev \
  libeigen3-dev \
  libboost-all-dev \
  liburdfdom-dev

4. 安装 Pinocchio（阻抗控制示例需要）

cd /tmp
git clone --recursive https://github.com/stack-of-tasks/pinocchio.git --depth 1
cd pinocchio
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_PYTHON_INTERFACE=OFF -DBUILD_TESTING=OFF
make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig

5. 编译工作空间

cd ~/Panthera_HT_ROS2_Jazzy
colcon build
source install/setup.bash

建议将 source 命令加入 ~/.bashrc：

echo "source ~/Panthera_HT_ROS2_Jazzy/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

6. 串口权限设置

连接机械臂后，需要确保串口权限：

# 查看串口设备
ls /dev/ttyACM*

# 添加当前用户到 dialout 组（需重新登录生效）
sudo usermod -aG dialout $USER

使用方式

一、MoveIt 控制真实机械臂

通过 MoveIt 规划轨迹，经 ros2_control 插补后驱动真实机械臂，RViz 同步显示。

# 确认串口已连接
ls /dev/ttyACM*

source install/setup.bash
ros2 launch with_gripper_config hardware_moveit_rviz.launch.py

启动后在 RViz 中拖动交互标记规划轨迹，点击 Plan & Execute 执行。

二、纯仿真演示（无需硬件）

source install/setup.bash
ros2 launch with_gripper_config demo.launch.py

三、Gazebo 仿真 + MoveIt

source install/setup.bash
ros2 launch panthera_gazebo gazebo_moveit.launch.py

四、直接 SDK 驱动控制（panthera_arm_control）

不依赖 MoveIt / ros2_control，通过 ROS2 话题和服务直接驱动机械臂。内置 KDL 逆运动学，支持关节空间和笛卡尔空间控制。

启动节点：

source install/setup.bash
ros2 launch panthera_arm_control arm_control.launch.py

状态查询

# 查看当前关节角度（弧度）
ros2 topic echo /joint_states_single --once

# 查看机械臂状态（使能、故障、夹爪等）
ros2 topic echo /arm_status --once

# 查看末端执行器位姿（xyz + rpy，20Hz）
ros2 topic echo /end_pose_euler --once

关节空间控制

# 通过话题发送关节角度（6个值，弧度）
ros2 topic pub --once /arm_joint_cmd example_interfaces/msg/Float64MultiArray \
  "{data: [0.0, 0.8, 0.8, 0.3, 0.0, 0.0]}"

# 通过服务发送关节角度（支持速度缩放 0.0~1.0）
ros2 service call /move_to_joint panthera_interfaces/srv/MoveToJoint \
  "{joint_angles: [0.0, 0.8, 0.8, 0.3, 0.0, 0.0], velocity_scaling: 0.5}"

# 回零位
ros2 service call /go_zero_srv panthera_interfaces/srv/GoZero "{use_mit_mode: false}"

笛卡尔空间控制（末端 xyz + rpy）

# 通过服务移动到笛卡尔位姿（内置 KDL 逆运动学求解）
ros2 service call /move_to_pose panthera_interfaces/srv/MoveToPose \
  "{x: 0.3, y: 0.0, z: 0.2, roll: 0.0, pitch: 1.57, yaw: 0.0, velocity_scaling: 0.5}"

# 笛卡尔直线路径（cartesian_path: true，1cm步长线性插值）
ros2 service call /move_to_pose panthera_interfaces/srv/MoveToPose \
  "{x: 0.3, y: 0.0, z: 0.2, roll: 0.0, pitch: 1.57, yaw: 0.0, cartesian_path: true, velocity_scaling: 0.3}"

# 通过话题发送位姿命令（mode1: 0=关节空间规划, 1=笛卡尔直线路径）
ros2 topic pub --once /pos_cmd panthera_interfaces/msg/PosCmd \
  "{x: 0.3, y: 0.0, z: 0.2, roll: 0.0, pitch: 1.57, yaw: 0.0, gripper: 1.0, mode1: 0}"

夹爪控制

# 话题控制（true=打开, false=关闭）
ros2 topic pub --once /gripper_cmd example_interfaces/msg/Bool "{data: true}"
ros2 topic pub --once /gripper_cmd example_interfaces/msg/Bool "{data: false}"

# 服务控制（open / close / half_open）
ros2 service call /gripper_control panthera_interfaces/srv/GripperControl "{action: 'open'}"
ros2 service call /gripper_control panthera_interfaces/srv/GripperControl "{action: 'close'}"

# 精细控制（角度 + 力矩）
ros2 service call /gripper_srv panthera_interfaces/srv/GripperSrv \
  "{gripper_angle: 0.5, gripper_effort: 1.0, gripper_code: 0, set_zero: false}"

使能 / 急停 / 复位

# 使能/失能（话题）
ros2 topic pub --once /enable_flag example_interfaces/msg/Bool "{data: true}"
ros2 topic pub --once /enable_flag example_interfaces/msg/Bool "{data: false}"

# 使能/失能（服务）
ros2 service call /enable_srv panthera_interfaces/srv/Enable "{enable_request: true}"
ros2 service call /enable_srv panthera_interfaces/srv/Enable "{enable_request: false}"

# 急停
ros2 service call /stop_srv std_srvs/srv/Trigger "{}"

# 复位（清除错误并重新使能）
ros2 service call /reset_srv std_srvs/srv/Trigger "{}"

关节限位

关节 最小值 (rad) 最大值 (rad)
joint1 -2.4 2.4
joint2 0.0 3.2
joint3 0.0 4.0
joint4 -1.6 1.6
joint5 -1.7 1.7
joint6 -2.5 2.5

接口总览

类型 名称 消息/服务类型 说明
发布 /joint_states_single sensor_msgs/JointState 关节状态（位置/速度/力矩）
发布 /arm_status panthera_interfaces/ArmStatus 机械臂状态
发布 /end_pose_euler panthera_interfaces/EndPoseEuler 末端位姿 xyz+rpy
订阅 /arm_joint_cmd example_interfaces/Float64MultiArray 关节角度指令
订阅 /pos_cmd panthera_interfaces/PosCmd 笛卡尔位姿+夹爪指令
订阅 /gripper_cmd example_interfaces/Bool 夹爪开关
订阅 /enable_flag example_interfaces/Bool 使能开关
服务 /move_to_joint panthera_interfaces/MoveToJoint 关节空间运动
服务 /move_to_pose panthera_interfaces/MoveToPose 笛卡尔空间运动
服务 /gripper_control panthera_interfaces/GripperControl 夹爪控制
服务 /gripper_srv panthera_interfaces/GripperSrv 夹爪精细控制
服务 /enable_srv panthera_interfaces/Enable 使能控制
服务 /go_zero_srv panthera_interfaces/GoZero 回零位
服务 /stop_srv std_srvs/Trigger 急停
服务 /reset_srv std_srvs/Trigger 复位

五、MoveIt 指令示例（panthera_commander）

需先启动 hardware_moveit_rviz.launch.py，然后在另一个终端运行：

source install/setup.bash

# 画圆轨迹
ros2 run panthera_commander draw_circle

# 三平面画圆
ros2 run panthera_commander draw_three_circles

# 夹爪测试
ros2 run panthera_commander test_gripper

# 正弦轨迹（底层 SDK 模式，不依赖 MoveIt）
ros2 run panthera_commander sin_trajectory_control

六、底层 SDK 示例（hightorque_robot）

直接通过底层 SDK 控制机械臂，不经过 ROS2 Control / MoveIt，适合调试和底层开发。

编译时已随 colcon build 一起构建，直接用 ros2 run 运行：

source install/setup.bash

# 获取机器人关节状态
# 实时打印 6 个关节和夹爪的位置、速度、力矩，每 0.5 秒刷新一次。
# 用于确认机械臂通信正常和查看当前姿态，Ctrl+C 退出。
ros2 run hightorque_robot 0_robot_get_state

# 设置关节零位
# 将机械臂当前位置设为所有关节的零位参考点，设置后实时显示关节状态。
# 使用前请先将机械臂摆到期望的零位姿态。
ros2 run hightorque_robot 0_robot_set_zero

# PD 关节控制
# 控制律：τ = Kp*(q_des - q) + Kd*(0 - v)，电机内部 PD 控制。
# 机械臂移动到预设关节角度 [0, 0.7, 0.7, -0.1, 0, 0] rad 并保持。
# 每秒打印各关节位置、速度、力矩，Ctrl+C 退出后电机掉电。
ros2 run hightorque_robot 1_PD_control

# 位置速度控制
# 使用位置-速度-最大力矩模式，机械臂依次经过多个预设位置：
# 零位 → 位置2 → 位置1 → 位置2 → 零位，每段运动阻塞等待到位。
# 运动过程中演示夹爪开合。适合验证基本运动功能。
ros2 run hightorque_robot 1_PosVel_control

# 关节空间阻抗控制（需要 Pinocchio）
# 控制律：τ = K*(q_des - q) + B*(0 - v) + G(q)
# 机械臂移动到预设关节角度 [0, 0.7, 0.7, -0.1, 0, 0, 0] rad 后保持。
# 用手推动会感受到弹簧般的回复力，松手后自动回到期望位置。
# 重力补偿 G(q) 使机械臂不会因自重下垂。K 和 B 决定"软硬"手感。
ros2 run hightorque_robot 2_joint_impedance_control

# 笛卡尔空间阻抗控制（但是对关节加了PD控制器）（需要 Pinocchio）
# 控制律：τ = J^T * [K*(x_des - x) - B*v_ee] + G(q)
# 根据固定关节角 [0, 0.7, 0.7, -0.1, 0, 0] 正运动学算出末端期望位姿，
# 机械臂末端保持在该笛卡尔位置。推动末端会偏离，松手后回到原位。
# 位置刚度 200 N/m，姿态刚度 4 Nm/rad，手感较硬。
ros2 run hightorque_robot 3_cartesian_impedance_control

# 纯粹的笛卡尔空间阻抗控制（需要 Pinocchio）
# 控制律：τ = J^T * [K*(x_des - x) - B*v_ee] + G(q)，无关节空间约束
# 启动后取当前末端位姿作为期望位置，末端保持不动。
# 推动末端 → 偏离后松手会回到原位。
# 推动机械臂中间连杆 → 关节会移动但末端尽量保持不动（零空间自由运动）。
# 位置刚度 100 N/m，手感比 3_cartesian 更柔顺。
ros2 run hightorque_robot pure_cartesian_impedance_control

# 笛卡尔阻抗 A-B 点往返运动（需要 Pinocchio）
# 控制律：τ = J^T * [K*(x_des - x) - B*(v_ee - v_des)] + G(q)
# 启动后取当前末端位置为 A 点，手动输入 XYZ 偏移量定义 B 点（建议 0.1~0.2m）。
# 机械臂末端以 0.15 m/s 在 A-B 之间匀速往返运动。
# 运动中保持阻抗特性，可用手推动使其偏离，松手后继续向目标点运动。
ros2 run hightorque_robot cartesian_impedance_ab_motion

所有示例支持通过命令行参数指定配置文件：

ros2 run hightorque_robot 0_robot_get_state /path/to/your/config.yaml

不传参数时默认使用 hightorque_robot/robot_param/Follower.yaml。

七、底层电机级示例

用于单电机调试、固件更新等底层操作：

source install/setup.bash

ros2 run hightorque_robot motor_feedack        # 电机反馈
ros2 run hightorque_robot motor_run            # 电机运行
ros2 run hightorque_robot motor_move_zero      # 电机回零
ros2 run hightorque_robot motor_set_zero        # 设置电机零位
ros2 run hightorque_robot canboard_update       # CAN 板固件更新
ros2 run hightorque_robot parse_demo            # 参数解析示例

包说明

包名 说明
hightorque_robot 底层电机控制 SDK，提供 C++ 库和示例程序
with_gripper_config MoveIt 配置包，包含 launch 文件、URDF、控制器配置
panthera_ht_description_with_finger 机器人 URDF/mesh 描述文件（含夹爪）
panthera_hardware ROS2 Control 硬件接口插件，桥接 SDK 和 ros2_control
panthera_gazebo Gazebo Classic 仿真配置
panthera_bringup 系统级启动文件
panthera_commander MoveIt C++ 运动指令示例（画圆、正弦轨迹等）
panthera_arm_control 直接 SDK 驱动节点，提供话题/服务控制，内置 KDL 逆运动学
panthera_interfaces 自定义 ROS2 消息和服务（ArmStatus, EndPoseEuler, PosCmd, MoveToPose 等）

常见问题

Q: colcon build 报找不到 pinocchio A: 阻抗控制相关的 4 个示例需要 Pinocchio 库。没装 Pinocchio 时这些示例会被跳过，其他功能不受影响。按上面"安装 Pinocchio"步骤安装即可。

Q: ros2 run 报 No executable found A: 确保已经 source install/setup.bash，并且 colcon build 编译成功。

Q: 串口权限不足 / 打不开 /dev/ttyACM* A: 执行 sudo usermod -aG dialout $USER 后重新登录，或临时用 sudo chmod 666 /dev/ttyACM*。

Q: 编译报 libserialport not found A: 执行 sudo apt install libserialport-dev。

About

实现moveit驱动panthera机械臂 实现了机械臂笛卡尔空间阻抗控制

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