如何使用ROS控制真实UR5机器人

PC端系统：Ubuntu 18.04
ros版本：melodic
polyscope版本：3.14
机器人：UR5/CB3

以下步骤亲测可用

1、Ubuntu18.04 安装ros-melodic

最好按照官网步骤来，以防秘钥有变
官网地址：http://wiki.ros.org/Installation

（1）配置Ubuntu软件库

保证 “restricted,” “universe,” and “multiverse” 被选中，以及【下载自】选项选择一个国内镜像源。

（2）设置sources.list

官网默认提供的是国外源，点击【Mirrors】进入国内源的配置，下面使用的是中科大的源。

sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

（3）设置秘钥

操作不成功的话，可以将hkp://keyserver.ubuntu.com:80 换成 hkp://pgp.mit.edu:80 或者hkp://keyserver.ubuntu.com:80

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

（4）安装

sudo apt updatesudo apt install ros-melodic-desktop-full

（5）设置环境变量

当使用ros的时候，必须每启动一个终端执行一次： source /opt/ros/noetic/setup.bash
因此可以将其写入~/.bashrc中，就不用每次手动source了

echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc    # 使修改起作用

（5）安装依赖包

sudo apt install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential# 初始化rosdep
sudo apt install python-rosdep
sudo rosdep init
# rosdep update 这个命令一直没执行成功，按照网上说的修改/etc/hosts和用热点连接都没用，后来就没管它继续往下操作了
rosdep update

ROS安装的部分到这基本就结束了，接下来就是安装UR5机器人的驱动了。

2、安装Universal_Robots_ROS_driver

驱动包的github地址：https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver
按照README里的步骤安装即可。
PS：如果github下载失败，可以在github.com后面加上cnpmjs.org，即：github.com.cnpmjs.org

# source global ros
$ source /opt/ros/melodic/setup.bash# create a catkin workspace
$ mkdir -p catkin_ws/src && cd catkin_ws# clone the driver
$ git clone https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver.git src/Universal_Robots_ROS_Driver# clone fork of the description. This is currently necessary, until the changes are merged upstream.
$ git clone -b calibration_devel https://github.com/fmauch/universal_robot.git src/fmauch_universal_robot# install dependencies
$ sudo apt update -qq
$ rosdep update  # 同样未成功
$ rosdep install --from-paths src --ignore-src -y# build the workspace. We need an isolated build because of the non-catkin library package.
$ catkin_make# activate the workspace (ie: source it)
$ source devel/setup.bash

网上有的教程说要下载 universal_robot （地址：https://github.com/ros-industrial/universal_robot），但经过实际测验发现并不需要，因为按照上述步骤已经下载了fmauch_universal_robot，如果再下载一个universal_robot的话，就重复了，catkin_make会编译出错。
但也不要觉得universal_robot和fmauch_universal_robot都是UR机器人描述包，就可以用universal_robot代替fmauch_universal_robot了，这样做的话universal_robot编译不会出错，但是Universal_Robots_ROS_Driver编译就会出错了。

驱动的部分到此就结束了。PS：fmauch_universal_robot里有moveit配置包，可以直接启动在rviz中进行运动规划。

3、在实体UR机器人端安装 externalcontrol-1.0.4.urcap

这个同样有官方教程，按照教程来即可：https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver/blob/master/ur_robot_driver/doc/install_urcap_cb3.md
PS：要安装externalcontrol，polyscope版本需 >= 3.7

（1）首先，从Universal_Robots_ROS_Driver/ur_robot_driver/resources下载externalcontrol-1.0.4.urcap，然后用自己的U盘拷贝到UR机器人。

控制器里面的U盘不能用
U盘插到控制器上后，示教器上找不到文件的话，可以尝试格式化U盘，然后在【类型】中选择【所有系统和设备共用(FAT)(S)】，如下图：

当然，如果你的U盘插上去能找到文件，就不用格式化了。
接下来的操作都是在示教器上进行的。

（2）欢迎屏幕上，选择【Setup Robot】，然后选择【URCaps】进入URCaps安装屏幕

（3）单击底部的【+】以打开文件选择器，点击后可以看到存储在机器人程序文件夹或插入的USB驱动器中的所有urcap文件。选择externalcontrol-1.0.4urcap文件，然后单击打开，最后【Restart】。

（4）重启后，选择【Program Robot】，在【Installation】选项卡中找到【External Control】，然后设置你PC电脑的IP地址，该地址应该和UR机器人在同一个局域网中，端口为50002，不用动。

（5）接下来，创建一个空程序，并将External Control程序节点插入到程序树中，然后点击命令选项卡。

（6）检查信息无误后，保存文件（软件会自动给创建的文件加上一个后缀名.urp）

（7）配置UR机器人的网络

前面通过.urcap文件在示教器上设置了要通信的PC端的IP地址和通信端口，现在需要配置好机器人自身的IP地址。
机器人需与PC端处于同一局域网内。
在示教器上点击【设置机器人】，进入机器人设置界面后点击【网络】，默认为禁用网络。可以先通过DHCP给机器人分配一个IP地址后，再将这个IP地址设置为静态。
可以在PC主机上通过ping IP_OF_ROBOT来测试PC主机与机器人之间的网络连接。

在机器人端进行安装和网络设置的部分就结束了。在这一部分创建的.urp文件建议不要删除，因为之后使用ROS与机器人进行通信时需要用到。

4、使用ROS驱动UR5机器人

这一部分同样可以按照GitHub上的README来：https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver

（1）提取标定信息

roslaunch ur_calibration calibration_correction.launch robot_ip:=IP_OF_ROBOT target_filename:="${HOME}/catkin_ws/src/fmauch_universal_robot/ur_description/config/ur5_calibration.yaml"

将上述的IP_OF_ROBOT替换成你自己机器人的IP地址。

（2）开启一个终端，执行roscore
（3）再开启一个新终端，启动机器人驱动程序：

roslaunch ur_robot_driver ur5_bringup.launch limited:=true robot_ip:=IP_OF_ROBOT

（3）在机器人示教器上，点击【运行程序】，选择【加载文件】，然后选择上一步中保存的.urp文件，打开并运行。之后可以看到运行驱动的终端显示：

[ INFO] [1615715907.527568874]: Robot requested program
[ INFO] [1615715907.527840385]: Sent program to robot
[ INFO] [1615715907.564855461]: Robot ready to receive control commands.

（4）开启一个新终端，启动 moveit ：

roslaunch ur5_moveit_config ur5_moveit_planning_execution.launch limited:=true

（5）开启一个新终端，启动 rviz：

roslaunch ur5_moveit_config moveit_rviz.launch config:=true

（6）接下来就可以在 rviz 中进行运动规划，并控制真实机器人按照规划的路径运动了。

5、踩过的坑

错误描述

在rviz中进行运动规划时，规划成功后，机器人保持静止，一动不动
开启rviz的端口显示：

[ INFO] [1615715355.318064333]: ABORTED: Solution found but controller failed during execution

开启moveit的端口显示：

[ERROR] [1615715355.301931123]: Unable to identify any set of controllers that can actuate the specified joints: [ elbow_joint shoulder_lift_joint shoulder_pan_joint wrist_1_joint wrist_2_joint wrist_3_joint ]
[ERROR] [1615715355.302004812]: Known controllers and their joints:

解决方法

将$(HOME)/catkin_ws/src/fmauch_universal_robot/ur5_moveit_config/config/controllers.yaml文件中的action_ns字段的值修改为/scaled_pos_joint_traj_controller/follow_joint_trajectory，问题解决。
修改后的文件内容为：

controller_list:- name: ""action_ns: /scaled_pos_joint_traj_controller/follow_joint_trajectorytype: FollowJointTrajectoryjoints:- shoulder_pan_joint- shoulder_lift_joint- elbow_joint- wrist_1_joint- wrist_2_joint- wrist_3_joint

以上的解决方法是在Universal_Robots_ROS_Driver的issue里找到的，链接：https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS_Driver/issues/55