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Galaxea R1_软件指南

软件依赖

  1. Ubuntu 20.04 LTS
  2. ROS Noetic

安装

SDK 不需要重新编译。请参考以下内容。

首次操作指引

访问页面 R1_Demo ,并按照说明操作R1。

软件接口

本章描述了 Galaxea R1 的各种控制和状态反馈接口,指导用户如何通过 ROS 软件包与 R1 通信和控制 R1。

驱动接口

当前的Galaxea R1驱动由三个主要部分组成,包括四个独立的ROS节点:底盘、左右臂和躯干的驱动程序。这些驱动程序提供的接口可作为ROS话题,如下所述。

要启动相应的驱动程序,请输入以下命令:

cd ~/work/galaxea/install/share/startup_config/script/
./ota_script.sh boot

底盘驱动接口

本接口定义了多个话题以报告底盘电机的状态。以下是每个话题及其相关消息类型的详细描述:

话题名称 描述 消息类型
/hdas/feedback_chassis 底盘轮毂和转向电机反馈 sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_status_chassis 底盘状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/motion_control/control_chassis 底盘轮毂和转向电机控制 hdas_msg::motor_control
话题名称 字段 描述
/hdas/feedback_chassis header 标准消息头
position [左前轮角度,右前轮角度,后轮角度]
velocity [左前轮线速度,右前轮线速度,
后轮线速度, 0.0, 0.0, 0.0]
effort [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]
/hdas/feedback_status_arm_right header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/motion_control/control_chassis header 标准消息头
name -
p_des [左前轮角度, 右前轮角度期望,
后轮角度期望]
v_des [左前轮线速度,右前轮线速度,
后轮线速度]
kp -
kd -
t_ff -
mode -

手臂驱动接口

本接口定义了多个话题来发布和订阅臂的状态、控制命令和相关错误代码。以下是每个话题及其对应消息类型的详细描述:

话题名称 描述 消息类型
/hdas/feedback_arm_left 左臂关节反馈 sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_arm_right 右臂关节反馈 sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_gripper_left 左夹爪行程 sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_gripper_right 右夹爪行程 sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_status_arm_left 左臂状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/hdas/feedback_status_arm_right 右臂状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/hdas/feedback_status_gripper_left 左夹爪状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/hdas/feedback_status_gripper_right 右夹爪状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/motion_control/control_arm_left 左臂电机控制 hdas_msg::motor_control
/motion_control/control_arm_right 右臂电机控制 hdas_msg::motor_control
/motion_control/control_gripper_left 左夹爪电机控制 hdas_msg::motor_control
/motion_control/control_gripper_right 右夹爪电机控制 hdas_msg::motor_control
/motion_control/position_control_gripper_left 左夹爪位置控制 std_msgs::Float32
/motion_control/position_control_gripper_right 右夹爪位置控制 std_msgs::Float32
话题名称 字段 描述
/hdas/feedback_arm_left header 标准消息头
position [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置, 关节5位置, 关节6位置, 夹爪关节位置]
velocity [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度, 关节5速度, 关节6速度, 夹爪关节速度]
effort [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩,关节5力矩, 关节6力矩, 夹爪关节力矩]
/hdas/feedback_arm_right header 标准消息头
position [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置, 关节5位置, 关节6位置, 夹爪关节位置]
velocity [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度, 关节5速度, 关节6速度, 夹爪关节速度]
effort [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩, 关节5力矩, 关节6力矩, 夹爪关节力矩]
/hdas/feedback_gripper_left header 标准消息头
position 夹爪行程 (0-100mm)
velocity Not used
effort Not used
/hdas/feedback_gripper_right header 标准消息头
position [gripper_stroke]
velocity Not used
effort Not used
/hdas/feedback_status_arm_left header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/hdas/feedback_status_arm_right header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/hdas/feedback_status_gripper_left header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/hdas/feedback_status_gripper_right header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/motion_control/control_arm_left header 标准消息头
name -
p_des [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置, 关节5位置, 关节6位置, 夹爪关节位置]
v_des [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度, 关节5速度, 关节6速度, 夹爪关节速度]
kp [关节1kp, 关节2kp, 关节3kp, 关节4kp, 关节5kp, 关节6kp, 夹爪关节kp]
kd [关节1kd, 关节2kd, 关节3kd, 关节4kd, 关节5kd, 关节6kd, 夹爪关节kd]
t_ff [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩, 关节5力矩, 关节6力矩, 夹爪关节力矩]
mode -
/motion_control/control_arm_right header 标准消息头
name -
p_des [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置,关节5位置, 关节6位置, 夹爪关节位置]
v_des [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度,关节5速度, 关节6速度, 夹爪关节速度]
kp [关节1kp, 关节2kp, 关节3kp, 关节4kp, 关节5kp, 关节6kp, 夹爪关节kp]
kd [关节1kd, 关节2kd, 关节3kd, 关节4kd, 关节5kd, 关节6kd, 夹爪关节kd]
t_ff [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩, 关节5力矩, 关节6力矩, 夹爪关节力矩]
mode -
/motion_control/control_gripper_left header 标准消息头
name -
p_des [夹爪电机位置]
v_des [夹爪电机速度]
kp [夹爪电机kp]
kd [夹爪电机kd]
t_ff [夹爪电机力矩]
mode -
/motion_control/control_gripper_right header 标准消息头
name -
p_des [夹爪电机位置]
v_des [夹爪电机速度]
kp [夹爪电机kp]
kd [夹爪电机kd]
t_ff [夹爪电机力矩]
mode -
/motion_control/position_control_gripper_left header 标准消息头
data 夹爪行程 (0-100mm)
/motion_control/position_control_gripper_right header 标准消息头
data 夹爪行程 (0-100mm)

躯干驱动接口

本接口定义了多个话题,用于发布和订阅躯干电机的状态和控制命令。以下是每个话题及其对应消息类型的详细描述:

话题名称 描述 消息类型
/hdas/feedback_torso 躯干关节反馈 sensor_msgs/JointState
/hdas/feedback_status_torso 躯干状态反馈 hdas_msg::feedback_status
/motion_control/control_torso 躯干电机控制 hdas_msg::motor_control
话题名称 字段 描述
/hdas/feedback_torso header 标准消息头
position [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置]
velocity [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度]
effort [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩]
/hdas/feedback_status_torso header 标准消息头
name_id 关节名称
errors 包含错误码和对应的错误描述
/motion_control/control_torso header 标准消息头
name -
p_des [关节1位置, 关节2位置, 关节3位置, 关节4位置]
v_des [关节1速度, 关节2速度, 关节3速度, 关节4速度]
kp [关节1kp, 关节2kp, 关节3kp, 关节4kp]
kd [关节1kd, 关节2kd, 关节3kd, 关节4kd]
t_ff [关节1力矩, 关节2力矩, 关节3力矩, 关节4力矩]
mode -

相机接口

话题名称 描述 消息类型
/hdas/camera_chassis_front_left/rgb/compressed 底盘左前相机RGB压缩图 sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_chassis_front_right/rgb/compressed 底盘右前相机RGB压缩图 sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_chassis_left/rgb/compressed 底盘左相机RGB压缩图 sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_chassis_right/rgb/compressed 底盘右相机RGB压缩图 sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_chassis_rear/rgb/compressed 底盘后相机RGB压缩图 sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_wrist_left/color/image_raw/compressed 左腕相机RGB压缩图(如存在) sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_wrist_right/color/image_raw/compressed 右腕相机RGB压缩图(如存在) sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_head/left_raw/image_raw_color/compressed 头部相机RGB压缩图(如存在) sensor_msgs::CompressedImage
/hdas/camera_wrist_left/aligned_depth_to_color/image_raw 左腕相机深度图(如存在) sensor_msgs::Image
/hdas/camera_wrist_right/aligned_depth_to_color/image_raw 右腕相机深度图(如存在) sensor_msgs::Image
/hdas/camera_head/depth/depth_registered 头部相机深度图(如存在) sensor_msgs::Image
话题名称 字段 描述
/hdas/camera_chassis_front_left/rgb/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_chassis_front_right/rgb/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_chassis_left/rgb/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_chassis_right/rgb/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_chassis_rear/rgb/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_wrist_left/color/image_raw/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_wrist_right/color/image_raw/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_head/left_raw/image_raw_color/compressed header 标准消息头
format JPEG格式
data 图像数据
/hdas/camera_wrist_left/aligned_depth_to_color/image_raw header 标准消息头
height 取决于设置
width 取决于设置
encoding 16UC1
is_bigendian 0
step 取决于设置
data 图像数据
/hdas/camera_wrist_right/aligned_depth_to_color/image_raw header 标准消息头
height 取决于设置
width 取决于设置
encoding 16UC1
is_bigendian 0
step 取决于设置
data 图像数据
/hdas/camera_head/depth/depth_registered header 标准消息头
height 取决于设置
width 取决于设置
encoding 32FC1
is_bigendian 0
step 取决于设置
data 图像数据

激光雷达接口

话题名称 描述 消息类型
/hdas/lidar_chassis_left 雷达点云 sensor_msgs::PointCloud2
话题名称 字段 描述
/hdas/lidar_chassis_left header 标准消息头
fields 雷达数据

IMU 接口

话题名称 描述 消息类型
/hdas/imu_chassis 底盘IMU反馈 sensor_msgs::Imu
/hdas/imu_torso 躯干IMU反馈 sensor_msgs::Imu
话题名称 字段 描述
/hdas/imu_chassis header 标准消息头
orientation.x 四元数 x
orientation.y 四元数 y
orientation.z 四元数 z
orientation.w 四元数 w
angular_velocity.x 陀螺仪角速度 x
angular_velocity.y 陀螺仪角速度 y
angular_velocity.z 陀螺仪角速度 z
linear_acceleration.x 线加速度 x
linear_acceleration.y 线加速度 y
linear_acceleration.z 线加速度 z
/hdas/imu_torso header 标准消息头
orientation.x 四元数 x
orientation.y 四元数 y
orientation.z 四元数 z
orientation.w 四元数 w
angular_velocity.x 陀螺仪角速度x
angular_velocity.y 陀螺仪角速度y
angular_velocity.z 陀螺仪角速度 z
linear_acceleration.x 线加速度 x
linear_acceleration.y 线加速度 y
linear_acceleration.z 线加速度 z

BMS 接口

话题名称 描述 消息类型
/hdas/bms 电池BMS信息 hdas_msg::bms
话题名称 字段 描述
/hdas/bms header 标准消息头
voltage 电压(V)
current 电流(A)
capital 电量剩余 (%)

遥控器接口

话题名称 描述 消息类型
/hdas/controller 遥控器信号 hdas_msg::controller_signal_stamped
话题名称 字段 描述
/hdas/controller header 标准消息头
data.left_x_axis 左摇杆x方向
data.left_y_axis 左摇杆y方向
data.right_x_axis 右摇杆x方向
data.right_y_axis 右摇杆y方向
mode 2: 遥控器控制底盘
5: 遥控器控制底盘

控制接口

当前Galaxea R1的控制由五个主要部分组成:R1姿态反馈 (R1 Pose Feedback) 、R1关节控制 (R1 Joint Control) 、R1底盘控制 (R1 Chassis Control) 、R1手臂姿态控制 (R1 Arm Pose Control) 和R1躯干姿态控制 ( R1 Torso Pose Control) ,如下图所示。整个软件包被简称为“mobiman”,表示移动操作。

R1_control_interface_draw

R1 底盘控制

R1底盘控制是一个使用矢量控制来控制R1底盘的节点,它允许您同时发送三个方向的速度命令:x、y 和w。这个节点可以通过命令来启动。

roslaunch mobiman r1_chassis_control.launch

这个启动文件将启动两个节点:chassis_control_node 和 r1_control_manager。chassis_control_node负责R1底盘的速度控制。其接口如下所示:

话题名称 描述 消息类型
/motion_target/target_speed_chassis 底盘的目标速度,包括vx, vy and omega. geometry_msgs::Twist
/motion_target/chassis_acc_limit 底盘的加速度限制,最大值分别为2.5, 1.0, 1.0 geometry_msgs::Twist
/motion_target/brake_mode 发出底盘是否进入制动模式的指令。如果处于制动模式,当速度为0 时,底盘将通过将车轮转动一定角度来锁定自身。 std_msgs::Bool
/hdas/feedback_chassis 请参考底盘驱动接口 sensor_msgs::JointState
/motion_control/control_chassis 请参考底盘驱动接口 hdas_msg::motor_control
话题名称 字段 描述
/motion_target/target_speed_chassis header 标准消息头
linear 线速度
.x 线速度 x, 范围 (-1.5 to 1.5) m/s
.y 线速度 y, 范围 (-1.5 to 1.5) m/s
angular 角速度
.z 角速度,范围(-3 - 3) rad/s
/motion_target/chassis_acc_limit header 标准消息头
linear 线速度
.x 加速度限制 x, 范围 (-2.5 to 2.5) m/s^2
.y 加速度限制 y, 范围 (-1.0 to 1.0) m/s^2
angular 角速度
.z 角速度限制,范围 (-3 - 3) rad/s^2
/motion_target/brake_mode data 布尔值,
进入刹车模式:True
退出刹车模式:False
/hdas/feedback_chassis - 请参考底盘驱动接口
/motion_control/control_chassis - 请参考底盘驱动接口

R1关节控制

R1底盘控制节点负责控制R1躯干和手臂的每个关节,总共有16个关节。它可以通过命令启动。

source ~/work/galaxea/install/setup.bash
roslaunch mobiman r1_jointTrackerdemo.launchch

这个启动文件将启动机器人状态发布器、eepose_pub_noder1_jointTracker_demo_node。机器人状态发布器是一个ROS提供的工具,它基于/joint_states发布tf数据给RVIZ。r1_jointTracker_demo_node是负责控制每个关节的主要节点。

r1_jointTracker_demo_node的接口如下所示。

话题名称 描述 消息类型
/motion_target/target_joint_state_arm_left 左臂各关节的目标位置 Sensor_msgs::JointState
/motion_target/target_joint_state_arm_right 右臂各关节的目标位置 Sensor_msgs::JointState
/motion_target/target_joint_state_torso 躯干各关节目标位置 Sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_arm_left 请参考手臂驱动接口 Sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_arm_right 请参考手臂驱动接口 Sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_torso 请参考躯干驱动接口 Sensor_msgs::JointState
/motion_control/control_arm_left 请参考手臂驱动接口 hdas_msg::motor_control
/motion_control/control_arm_right 请参考手臂驱动接口 hdas_msg::motor_control
/motion_control/control_torso 请参考躯干驱动接口 hdas_msg::motor_control
话题名称 字段 描述
/motion_target/target_joint_state_arm_left
/motion_target/target_joint_state_arm_right
position 是一个包含六个元素的向量,代表每个关节的六个目标位置。
velocity 这是一个包含六个元素的向量,代表每个关节在运动过程中的最大速度。最大速度如下:{3, 3, 3, 5, 5, 5}。 加速度和加加速度限制设置为速度限制的1.5倍。
/motion_target/target_joint_state_torso position 这是一个包含四个元素的向量,代表每个关节的四个目标位置。
velocity 这是一个包含四个元素的向量,代表每个关节在运动过程中的速度。最大速度如下:{1.5, 1.5, 1.5, 1.5}。 加速度和加加速度限制设置为速度限制的1.5倍。
/hdas/feedback_arm_left - 请参考手臂驱动接口
/hdas/feedback_arm_right - 请参考手臂驱动接口
/hdas/feedback_torso - 请参考躯干驱动接口
/motion_control/control_arm_left - 请参考手臂驱动接口
/motion_control/control_arm_right - 请参考手臂驱动接口
/motion_control/control_torso - 请参考躯干驱动接口

eepose_pub_node定义了三个坐标帧:基座链接帧 the base link frame(左),浮动基座帧 the floating base frame(中),和末端执行器姿态帧 the end-effector (ee) pose frame(右)。

R1_joint_control

话题名称 描述 消息类型
/motion_control/pose_ee_arm_left 从浮动基座变换到左端执行器姿态 geometry_msgs::PoseStamped
/motion_control/pose_ee_arm_right 从浮动基座变换到右端执行器姿态 geometry_msgs::PoseStamped
/motion_control/pose_floating_base 从基座链接变换到浮动基座 geometry_msgs::PoseStamped
话题名称 字段 描述
/motion_control/pose_ee_arm_right
/motion_control/pose_ee_arm_left
/motion_control/pose_floating_base
position 平移信息
pose.position.x X 轴偏移
pose.position.y Y 轴偏移
pose.position.z Z 轴偏移
orientation 旋转信息
pose.orientation.x 旋转四元数
pose.orientation.y 旋转四元数
pose.orientation.z 旋转四元数
pose.orientation.w 旋转四元数

R1手臂姿态控制 - 即将推出

R1臂部姿态控制是一个用于控制手臂移动到目标末端执行器(ee)坐标帧的ROS软件包。它可以通过以下命令启动:

source ~/work/galaxea/install/setup.bash
roslaunch mobiman r1_arm_pose_control.launch

该接口如下所示。

话题名称 描述 消息类型
/motion_target/pose_ee_arm_left/motion_target/pose_ee_arm_right 目标手臂末端执行器姿态 Geometry_msgs::PoseStamped
/motion_target/target_joint_state_arm_left/motion_target/target_joint_state_arm_right 目标手臂各关节位置 Sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_arm_left/hdas/feedback_arm_right 手臂关节反馈 Sensor_msgs::JointState
话题名称 字段 描述
/motion_target/pose_ee_arm_left/motion_target/pose_ee_arm_right header 标准消息头
pose.position.x X轴偏移
pose.position.y Y轴偏移
pose.position.z Z轴偏移
pose.orientation.x 旋转四元数
pose.orientation.y 旋转四元数
pose.orientation.z 旋转四元数
pose.orientation.w 旋转四元数
/motion_target/target_joint_state_arm_left/motion_target/target_joint_state_arm_right - 请参考R1关节控制
/hdas/feedback_arm_left/hdas/feedback_arm_right - 请参考手臂驱动接口

R1躯干姿态控制 - 即将推出

R1躯干姿态控制是一个用于控制躯干移动到目标浮动基座坐标帧的ROS软件包。它可以通过以下命令启动:

source ~/work/galaxea/install/setup.bash
roslaunch mobiman r1_torso_pos_control.launch

这个姿态受到某些约束,如下所述。

话题名称 描述 消息类型
/motion_target/target_pose_torso 目标浮动基座姿态 Geometry_msgs::PoseStamped
/motion_target/target_joint_state_torso 目标躯干各关节位置 Sensor_msgs::JointState
/hdas/feedback_torso 躯干关节反馈 Sensor_msgs::JointState
话题名称 字段 描述
/motion_target/target_pose_torso header Standard Header
pose.position.x X轴偏移 范围 (0,0.25)
pose.position.z Z轴偏移 范围 (0,1)
pose.orientation 俯仰角的约束满足 sin(pitch) 在 (-x/0.32, (0.25-x)/0.32) 范围内。
偏航角的约束满足 ±3.05. 范围内。
pose.orientation.x 旋转四元数
pose.orientation.y 旋转四元数
pose.orientation.z 旋转四元数
pose.orientation.w 旋转四元数
/motion_target/target_joint_state_torso - 请参考R1关节控制
/hdas/feedback_torso - 请参考躯干驱动接口