ROS环境下机器人仿真模型构建方法研究

ROS环境下机器人仿真模型构建方法研究

摘 要： 在众多的机器人仿真平台中，ROS可以封装机器人硬件。提出在ROS环境下构建机器人的仿真模型方法。设计了机器人仿真模型的导入方法及过程，利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将SolidWorks装配文件解析成机器人模型的URDF文件，并在MoveIt！中进行验证。结果表明，该仿真模型构建的方法是有效的，模型是可操作的，为后续的机器人运动规划和轨迹规划问题的研究提供了易实现和易操作的机器人模型。

关键词： 机器人仿真； 机器人建模； 开源操作系统； 仿真模型； 运动规划； 轨迹规划

中图分类号： TN98?34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X(2018)07?0102?04

Construction method of robot simulation model in ROS environment

LU Lin1， 2， XIE Shuxin1

(1. School of Mechanical and Electric Engineering， Soochow University， Suzhou 215021， China；

2. Suzhou Institute of Industrial Technology， Suzhou 215104， China)

Abstract： Among many robot simulation platforms， the robot operating system (ROS) can encapsulate the robot hardware. A construction method of robot simulation model in ROS environment is proposed. The import method and process of the robot simulation model are designed. The model is imported into a specific application instance by using the proposed method. The SolidWorks assembly file is parsed into the URDF file of the robot model. The model is verified in MoveIt！. The results show that the construction method of the simulation model is effective， and the model is operable. This method provides a robot model with easy implementation and easy operation for the follow?up research of robot motion planning and trajectory planning.

Keywords： robot simulation； robot modeling； open source operating system； simulation model； motion planning； trajectory planning

0 引 言

机械手臂在工业生产中应用广泛，例如使用机械手臂进行码跺、装配、焊接等工作。对机械手臂技术研究而言，最重要的环节就是如何正确精准地规划其轨迹路径，机器人仿真技术在该问题的解决过程中发挥着重要的作用。

在机器人的仿真研究中，大部分研究者以Matlab作为平台仿真机器人运动，然而，Matlab语言不方便直接构造复杂的3D机器人模型。另有很多研究者采用OpenGL结合Visual C++开发机器人仿真平台[1]。此外，也有学者将VRML(虚拟现实建模语言)引入机器人研究中，辅以3ds Max作为建模工具，建立机器人的三维模型。再有就是购买商业化的机器人仿真软件进行机器人研究。以上这些方式存在开发耗时、不易掌握、软件价格昂贵等问题，最重要的就是这些仿真平台都不开源，重复性工作太多。当前的开源软件不能满足需要，开源机器人操作系统(ROS)随之诞生并很快在机器人研究领域展开了学习和使用的热潮。本文设计了机器人仿真模型的导入方法及?^程，利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将SolidWorks装配文件解析成机器人模型的URDF文件，并在MoveIt！中进行验证。结果表明，该仿真模型构建的方法是有效的，模型是