一个基于ROS2的6自由度机械臂控制系统，集成了运动学计算、动力学分析、运动规划和计算机视觉功能。
- 6自由度机械臂控制 - 支持6DOF机械臂的精确控制
- 图形化界面 - 基于PyQt5的直观操作界面
- 运动学计算 - 正运动学和逆运动学求解
- 动力学分析 - 力矩计算和动力学建模
- 运动规划 - S曲线运动规划和路径优化
- 串口通信 - 稳定的机械臂通信协议
- 计算机视觉 - 集成Orbbec深度相机支持
- 示教模式 - 拖拽示教和轨迹记录
- 实时监控 - 关节角度和末端位置实时显示
- 安全保护 - 运动范围限制和碰撞检测
- 数据记录 - 运动轨迹和状态数据记录
- 基于ROS2分布式架构
- 模块化设计，易于扩展
- 支持多种运动控制模式
- 高精度运动学和动力学计算
- 实时图像处理和目标检测
zz-ros/
├── src/
│ ├── gui/ # 图形用户界面模块
│ │ └── gui/
│ │ ├── views/ # 界面视图组件
│ │ ├── controllers/ # 控制器逻辑
│ │ ├── models/ # 数据模型
│ │ └── utils/ # 工具函数
│ ├── model_base/ # 核心算法模块
│ │ ├── core/ # 核心计算模块
│ │ │ └── kinematic/ # 运动学计算
│ │ ├── interface/ # ROS2接口定义
│ │ │ ├── msg/ # 消息定义
│ │ │ └── action/ # 动作定义
│ │ └── state_transformer/ # 状态转换器
│ ├── cv/ # 计算机视觉模块
│ └── orbbec/ # Orbbec相机SDK (submodule)
├── docs/ # 文档目录
├── build.sh # 构建脚本
└── pyproject.toml # 项目配置文件
- 操作系统: Ubuntu 20.04+ / Windows 10+
- Python版本: 3.12+
- ROS2版本: Foxy 及以上
- 内存: 最少4GB，推荐8GB+
- CPU: 双核处理器及以上
- USB端口: 用于机械臂和相机连接
- 显卡: 支持OpenGL（可选，用于3D显示）
git clone https://github.com/your-repo/zz-ros.git
cd zz-ros
git submodule update --init --recursive# 使用uv包管理器（推荐）
pip install uv
uv sync
# 或使用pip
pip install -r requirements.txt# 设置ROS2环境
source /opt/ros/foxy/setup.bash
# 构建项目
chmod +x build.sh
./build.shcd src/orbbec
# 按照Orbbec SDK文档进行安装- 启动ROS2核心
source /opt/ros/foxy/setup.bash
source install/setup.bash- 启动GUI界面
ros2 run gui main- 启动核心服务
ros2 run core kinematic_service- 在GUI的"主页"标签中找到串口配置
- 选择正确的串口号和波特率
- 点击"连接"按钮
- 关节控制: 在角度控制面板中输入各关节角度
- 末端控制: 在末端位置面板中设置目标位置和姿态
- 运动规划: 切换到"运动规划"标签进行轨迹规划
- 切换到"摄像头"标签
- 连接Orbbec相机
- 选择彩色或深度显示模式
- 启动目标检测功能
# 启用示教模式
ros2 service call /enable_teaching_mode std_srvs/srv/SetBool "{data: true}"- 切换到"动力学"标签
- 设置负载参数
- 启动力矩计算
- 查看实时力矩数据
- 主窗口: 集成所有功能的主界面
- 视图组件: 模块化的UI组件
- 控制器: 业务逻辑处理
- 数据模型: 数据管理和状态维护
- 运动学计算:
kinematic_6dof.py: 6DOF运动学正逆解velocity_planning.py: 速度规划算法base.py: 基础数学函数
- 状态管理: 机械臂状态跟踪和转换
- 消息定义:
Pose.msg: 位姿消息
- 动作定义:
JointStates.action: 关节状态动作
- 图像处理算法
- 目标检测和识别
- 深度信息处理
# 默认串口配置
SERIAL_CONFIG = {
'port': '/dev/ttyUSB0', # Windows: 'COM3'
'baudrate': 115200,
'timeout': 1.0
}运动规划参数可在 motion_planning_data.json 中配置：
{
"joint1": 0.0,
"joint2": 0.0,
"joint3": 0.0,
"joint4": 0.0,
"joint5": 0.0,
"joint6": 1.57,
"frequency": 0.01,
"curve_type": "S曲线",
"note": ""
}机械臂的DH参数需要根据具体机械臂型号进行配置。
- 采用MVC架构模式
- 模块化设计，高内聚低耦合
- 基于ROS2的分布式系统架构
- 在相应模块下创建新的组件
- 实现必要的接口
- 在主窗口中集成新组件
- 更新配置文件
# 启用调试日志
export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:$(pwd)/src
python -m gui.main --debug# 运行测试
python -m pytest src/model_base/core/test/- Fork 项目
- 创建功能分支 (
git checkout -b feature/AmazingFeature) - 提交更改 (
git commit -m 'Add some AmazingFeature') - 推送到分支 (
git push origin feature/AmazingFeature) - 创建 Pull Request
- 优化GUI界面布局
- 增加摄像头支持
- 改进运动规划算法
- 初始版本发布
- 基础机械臂控制功能
- 运动学和动力学计算
A: 检查串口权限和设备连接，确保机械臂电源开启。
A: 确认Orbbec SDK正确安装，检查USB连接。
A: 调整规划参数，减少路径点数量。
- 维护者: za
- 邮箱: [email protected]
- 项目主页: [GitHub仓库链接]
本项目采用 Apache License 2.0 许可证。详情请参阅 LICENSE 文件。
注意: 本系统涉及机械臂控制，使用前请确保操作安全，遵循相关安全规范。