基于ROS機械臂實時控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和趨勢分析

曹洪鑫，張向慧，張忠海， 王紅偉， 王漪夢

(1.北方工業(yè)大學 機械與材料工程學院，北京 100144；2.北京航天測控技術有限公司，北京 100041)

0 引言

機械臂從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)快要一個世紀，研究學者們對機械臂的熱情非但沒有減弱，反而越來越強烈。現(xiàn)如今，機械臂應用的場合越來越廣泛，比如：航空航天、船舶工程、生物醫(yī)療、輕工業(yè)等。機械臂給人類生產(chǎn)生活帶來極大的便利，甚至現(xiàn)在一些機械臂能出色的代替人完成任務。

ROS是一個針對機器人的開源、元級操作系統(tǒng)。它提供了用戶在操作系統(tǒng)上所期望的服務，包括硬件抽象、低層設備控制、常用功能的實現(xiàn)、進程之間的信息傳遞以及包管理。它還提供了在多臺計算機上獲取、生成、編寫以及運行代碼的工具和庫。國內(nèi)目前可以使用GitHub、ROS wiki進行使用，同時gitee碼云平臺也包含了許許多多開發(fā)者們的代碼分享。

ROS中的核心稱為節(jié)點。節(jié)點通常為使用Python或C++編寫的小程序，用于執(zhí)行一些相對簡單的任務或過程。節(jié)點可以相互獨立的啟動和停止，并通過傳遞消息進行通信。節(jié)點可以在某些主題上發(fā)布消息或向其他節(jié)點提供服務。如控制執(zhí)行器、運行導航算法、處理圖像、發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)等。節(jié)點可以定義一個或多個服務。當從一個節(jié)點發(fā)送請求時，ROS服務會產(chǎn)生某個行為或發(fā)送應答[1]，比如當給定一個目標位置和機器人的初始位姿時，返回一個機械臂運動規(guī)劃的服務。

1 機械臂實時控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外都在為了充分發(fā)揮機器人機械臂的工作效率和工作能力而進行研究，尤其是實時控制系統(tǒng)的開發(fā)也是各企業(yè)科技平臺的必爭之地，對于機器人機械臂的實時控制系統(tǒng)開發(fā)不論是對個人還是企業(yè)來說都至關重要。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

機械臂是一個復合產(chǎn)品，其中包含了比如機械結(jié)構(gòu)、機電系統(tǒng)運動學和動力學、傳感器及其信號處理技術、線性與非線性系統(tǒng)分析、控制系統(tǒng)設計、終端展示界面等知識，整個機械臂系統(tǒng)就是一個小型的現(xiàn)代科技知識集合體，美國在這一方面走在了時代的前面，早在1920年就已經(jīng)有了完成重復的人類工作的機械臂產(chǎn)品[2]。

Demir[4]等人的機器人手臂。如圖1，機械臂控制系統(tǒng)中執(zhí)行人和機械臂是分開進行的，分別采用Kinect 技術和虛擬現(xiàn)實技術，可以實時的對人的動作進行復制，控制機械臂完成人手的動作，在研究中也通過空蕩的房屋等條件保證實時性體驗、排除其他因素的干擾。文獻[5]進行了多自由度機械臂控制系統(tǒng)的研究，其中包括機電系統(tǒng)動力學知識、機械臂路徑規(guī)劃算法、運動邏輯控制問題以及針對不同要求設計機械臂末端軌跡點的插值算法等。它所用的開發(fā)工具是主要包括 STM32 控制板和搭載有機械臂控制系統(tǒng)的工控機等，搭載在工控機上的軟件實現(xiàn)了機械臂運動控制可視化以及機械臂與工控機的通信。實驗結(jié)果表明，在一定程度的實時性和穩(wěn)定性下，該控制系統(tǒng)能夠準確跟蹤機器人的軌跡。

圖1 Demir 中機械臂控制系統(tǒng)

現(xiàn)在，ROS已經(jīng)隨著時間的推移成為了一個不可或缺的機器人開發(fā)平臺，各種各樣的機器人層出不窮，圖2是 PR 2 機器人在日常生活場景中的應用，從中可以看出機器人已經(jīng)從實驗室產(chǎn)品逐漸變?yōu)榱松畹膸褪郑軌蚋玫胤杖祟惢顒覽6]。

圖2 PR2 機器人完成各項任務

太空機器人 R2(Robonaut2)[7]也使用 ROS 作為控制平臺，它由 NASA 和通用汽車公司合作開發(fā)，目的就是為了在太空中代替人類進行空間作業(yè)。如圖3所示，目前，R2型機器人已經(jīng)在國際空間站進行了許多年的試驗研究，近年來將它的功能與生產(chǎn)實際相結(jié)合，與移動平臺進行整合，進一步的拓展它在生產(chǎn)生活中的使用場景。針對于ROS 2的升級版本還在進行開發(fā)，隨著ROS的版本發(fā)展，ROS 2的發(fā)展也就可以預見了，這也說明了 ROS 系統(tǒng)的控制能力和功能拓展的前景值得肯定。

圖3 太空機器人R2

當今技術比較完善的是瑞士蘇黎世的Neuronics公司的Katana 機械臂和德國宇航中心的 LWR Ⅲ輕便型機械臂。

瑞士 Neuronics 公司最新發(fā)布的機械臂 Katana 1.2[6]。這是一個常規(guī)的六自由度機械臂，但是它的主板功能強大，提供了充足的外設接口，這些外設接口可以讓開發(fā)者們充分發(fā)揮才智，針對不同的環(huán)境集成到不同的環(huán)境中去，也是因為這個強大的主板，兩個或者多個機械臂之間可以協(xié)作完成任務。主板采用了高端的PowerPC處理器，該處理器包含USB，CAN Open，Ethernet，串口以及一些標準數(shù)字 I/O 接口。主板具有自主開發(fā)的實時最優(yōu)的嵌入式 Linux 內(nèi)核，運行ROS平臺毫無壓力，同時為了充分發(fā)揮它的功能，便于連接、可以進行多方配置、標準 API 可用性、斷網(wǎng)單機操作等方面都進行了功能的添加。圖4展示了機械臂本體和基于ROS平臺的操作界面。

圖4 Katana 機械臂和抓持器

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)ROS的研究者與研究機構(gòu)也越來越多。文獻[8]使用ROS平臺進一步探索應用場景，根據(jù)用戶需求，采用搭載了ROS的工控機將不同模塊的接口進行統(tǒng)一化，解決了輪椅控制系統(tǒng)中的控制問題，同時添加了語音導航，讓輪椅更加智能，更好地服務人類。文獻[9]則又在另一個場景也進行了積極的探索，將ROS平臺帶上了最近熱火的無人機研究中，如圖5所示，配置了位置GPS以及位姿慣性導航傳感器，無人機上安裝有小型的工控機，自行編寫 ROS 節(jié)點進行通訊以及控制，為了能夠在地面操控無人機，專門設置了地面站系統(tǒng)。文獻[11]將應用場景瞄準了移動機器人，采用ROS平臺與移動機器人進行結(jié)合，主要用途是采樣任務，本體是五自由度機械臂，將各個模塊進行整合設計出了一整套完整可靠的控制系統(tǒng)，可以協(xié)調(diào)的實現(xiàn)采樣功能。文獻[12]在學位課題中應用ROS對碼垛機器人的控制系統(tǒng)進行研究，這個系統(tǒng)可以直觀的顯示在Gazebo中，能夠清晰的顯示仿真過程。

圖5 空中機器人平臺

同時文獻[13]基于ROS進行打磨機器人控制系統(tǒng)的相關研究，通過實體機械臂進行實驗，工控機上采用了Xenomai+Linux雙內(nèi)核實時系統(tǒng)，將實體機械臂、工控機、打磨砂帶機進行配合完成實驗，其中機械臂末端為打磨工件，這個打磨工件可以根據(jù)路徑規(guī)劃的情況實現(xiàn)零件的打磨形狀的控制；控制系統(tǒng)底層搭建了 EtherCAT 總線協(xié)議的主從站系統(tǒng)，控制系統(tǒng)上層使用 ROS 控制器發(fā)布控制消息。

圖6 機械臂走曲線軌跡的仿真過程

圖7 實體機械臂曲線運動

在軟件層面，目前在國內(nèi)的各種資源網(wǎng)站上，已經(jīng)可以找到的是各個開發(fā)者們基于機械臂進行優(yōu)化所得到的各種軟件倉庫，比如多自由度機械臂所需要的正逆運動學解算器庫(KDL，kinematics and dynamics library)，開源路徑規(guī)劃算法庫(OMPL，the open motion planning library)，以及將上述兩個打包組合在一起并集合了倒入模型，設置模型為一體的方便開發(fā)者集中調(diào)用的MoveIt工具軟件，最后就是對機械臂進行方針的Gazebo仿真軟件，其中MoveIt工具軟件的節(jié)點為ros_control，這樣可以更方便開發(fā)者掌握基本的使用邏輯。在實際應用中，典型的就是在UR5 機械臂[15]、aubo機械臂、國產(chǎn)自研機械臂、PR 2 等機器人平臺上進行測試，基于ROS進行多場景的實驗與開發(fā)。圖8就是五自由度移動作業(yè)臂的開發(fā)實例。

圖8 五自由度移動作業(yè)臂

文獻[16]在移動平臺樣機上搭建ROS，實現(xiàn)SLAM和導航功能，使用七自由度冗余機械臂與雙目立體視覺相機基于SURF算法檢測標簽類型和數(shù)據(jù)，使用移動機器人平臺進行開門實驗，并在Gazebo中進行移動機器人的仿真模型演示，成功完成了對旋轉(zhuǎn)門和側(cè)拉門的打開。演示結(jié)果如圖9所示。

圖9 機器人開門實驗步驟

2 機械臂實時控制重點研究內(nèi)容

2.1 機械臂實時控制系統(tǒng)

Linux是一個分時系統(tǒng)，但是基于Linux進行機械臂的實時控制系統(tǒng)研究就要首先考慮到實時性問題，如何讓機械臂準確，實時的對工控機進行響應就至關重要，為了解決這個問題，許多實時操作平臺就產(chǎn)生了， Windows CE、RTLinux、RTAI、BlueCat、TimeSys Linux等，下面介紹一下其中兩種解決方案：

文獻[13]采用搭載打磨機械臂的EtherCAT總線主站、Xenomai+Linux雙內(nèi)核實時操作系統(tǒng)及ROS控制系統(tǒng)的工控機進行上位機控制，EtherCAT總線是一種現(xiàn)場總線技術，在工業(yè)中使用較多，具備高實時性，高同步性等優(yōu)點，最快的傳輸速度可以達到100 Mbit/s，同步網(wǎng)段內(nèi)精度可以達到1 μs，同時采用CAN Open作為伺服控制協(xié)議，上位機基于Linux系統(tǒng)進行設計，使用ROS控制系統(tǒng)來執(zhí)行實時任務，其構(gòu)建了使用Xenomai作為Linux系統(tǒng)實時補丁的方法來解決。大致原理如圖10所示。

圖10 Xenomai實時系統(tǒng)框架

其設計的打磨機械臂控制系統(tǒng)的總體框架顯示如圖11所示。

圖11 控制系統(tǒng)總體框架

文獻[17]采用在Linux系統(tǒng)中加入RT補丁進行實時性改造的方法來實現(xiàn)機械臂的實時系統(tǒng)搭建，其基本原理為使用RT補丁工具集將實時性任務設置為優(yōu)先性，經(jīng)過改造以后的實時系統(tǒng)進行實驗，測試結(jié)果顯示系統(tǒng)的最大延遲時間為436 μs，平均延遲時間為193 μs，Linux系統(tǒng)實施改造可以達到要求。其實時系統(tǒng)的組成圖如圖12所示。

圖12 機械臂控制系統(tǒng)示意圖

第一種方式是對Linux系統(tǒng)內(nèi)核[23-26]進行改造的方法進行實時性任務的處理，第二種方式是對Linux系統(tǒng)進行補丁[21-22，27-28]的方式進行系統(tǒng)的實時性任務處理，都是為了解決Linux系統(tǒng)是典型分時系統(tǒng)的實時性解決方案，由于現(xiàn)在ROS平臺的應用越來越多，相應更多的實時性解決方案涌現(xiàn)，2020年ROS 2版本發(fā)布，這一版本本身具有更加優(yōu)秀的實時性體驗，期待著更多的軟件開發(fā)者投身入開發(fā)行列，不斷豐富ROS的實時性功能。

2.2 機械臂實時系統(tǒng)實現(xiàn)途徑

2.2.1 機械臂移動操作

現(xiàn)在基于ROS系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)搭建過程中，普遍使用強大的集成運動功能包：即MoveIt，例如文獻[18]針對傳統(tǒng)機械臂系統(tǒng)設計工作量大，可移植性差的缺點，以自制SCARA型機械臂開發(fā)出機械臂控制系統(tǒng)，它使用MoveIt平臺將機械臂SolidWorks三維機械模型轉(zhuǎn)換成機器人描述格式URDF文件(unified robot description format)，以編程語言的形式抽象的將機器人各個關節(jié)數(shù)據(jù)和大小、運動模型、動力模型、碰撞模型等進行描述。

接著通過C++進行具體的項目點的規(guī)劃，或者給定起始點和終止點，ROS就會基于隨機采樣的運動規(guī)劃算法庫OMPL完成軌跡規(guī)劃等任務，同時由于建模的文件格式中采用了碰撞模型，所以規(guī)劃的軌跡會避開障礙物和自身干涉等碰撞狀態(tài)。其基本交互邏輯如圖13所示。

圖13 MoveIt基本交互邏輯演示圖

MoveIt是一個機器人移動操作相關的工具集軟件，集成了各種SOTA庫，包括：運動規(guī)劃、軌跡插值、機械臂操作、3D感知、運動學、碰撞檢測、控制、導航、交互等功能包，其核心節(jié)點為move_group，集成了各種組件，用于提供各種ROS動作和服務供用戶使用。

MoveIt是現(xiàn)在實現(xiàn)機械臂正逆運動學的有力工具之一，現(xiàn)在的開發(fā)者都在積極的使用此工具平臺進行機械臂的控制系統(tǒng)開發(fā)工作，向上面提到的將已經(jīng)有的CAD三維模型文件進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成為URDF格式的文件，導入到MoveIt Setup Assistant中進行模型的匹配，此工具可以標定機械臂關節(jié)數(shù)、關節(jié)鏈接情況、關節(jié)大小、配合、運動約束、碰撞情況、限位等參數(shù)情況；完善運動學模型，依托于ROS平臺進行與其他模塊的通訊，服務于項目開發(fā)。

2.2.2 運動規(guī)劃算法

在MoveIt中通過插件機制與運動規(guī)劃器插件進行交互，可以使用多個庫的不同運動規(guī)劃器，使得其擴展性更強，其中默認使用的運動規(guī)劃器是OMPL(open motion planning library)庫。它是一個基于采樣方法的開源機器人運動規(guī)劃庫(基于C++)，其中的算法大多是基于RRT和RPM衍生出來的，比如RRTStar、RRT-Connect等等。正是由于OMPL其模塊化的設計，前端GUI的支持、穩(wěn)定的更新，已經(jīng)成為目前最主流的運動規(guī)劃軟件(ROS默認使用OMPL)。

文獻[15]基于ROS進行移動操作機械臂的底層規(guī)劃以及運動仿真介紹了兩種基于隨機采樣的路徑規(guī)劃算法：概率路標法PRM和快速擴展隨機樹法RRT；正是由于RRT算法在高維空間路徑搜索方面具有更強的適應能力，所以其采用了FCL碰撞檢測庫作為RRT算法碰撞檢測的工具，對路徑進行優(yōu)化，用以提高這個算法的搜索效率，下面是其應用OMPL運動規(guī)劃算法所進行的動態(tài)障礙物軌跡規(guī)劃仿真圖，從圖14中可以看出使用OMPL運動規(guī)劃算法庫在機械臂進行軌跡規(guī)劃中可以極大的簡化規(guī)劃過程，更高效的解決實際應用問題。同時由于可以應用C++外接程序進行具體任務的設置，所以極大的提高了項目靈活度和可實施性。

圖14 臂動態(tài)避障仿真實驗末端運動軌跡

文獻[19]進行了基于Linux的SCARA型機械臂運動控制系統(tǒng)的研究，在他的研究中使用OMPL運動規(guī)劃庫進行點到點的軌跡規(guī)劃，通過刀具補償算法進行軌跡點的設計，把刀具補償算法規(guī)劃出來的點下發(fā)給ROS，然后根據(jù)運動規(guī)劃庫進行行進。軌跡點如圖15所示。

圖15 SCARA型機械臂運動的實現(xiàn)

同時在各個平臺上都有研究機械臂運動規(guī)劃算法的人，比如文獻[20]通過對工業(yè)六自由度機械臂的軌跡規(guī)劃研究，著重介紹了NURBS用于關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃，并將NURBS與改進遺傳算法相結(jié)合得到一條可以減弱運動中沖擊的軌跡點，文獻中分析了三次樣條插值、五次樣條插值等各種軌跡規(guī)劃算法的核心技術點，更能方便理解和掌握OMPL運動規(guī)劃庫中算法的原理與優(yōu)勢。

2.2.3 機械臂仿真演示

Gazebo是Linux系統(tǒng)下的一款機器人仿真器，能夠在復雜的室內(nèi)和室外環(huán)境中有效的模擬單個機器人或者機器人群以及一些場景設置，它提供高保真度的物理模擬和一整套的傳感器模型，并且是和ROS平臺一起使用的，更方便的讓我們能夠通過ROS平臺進行開發(fā)演示仿真分析，比如文獻[15]的移動機械臂底層規(guī)劃、文獻[13]的打磨機器人控制系統(tǒng)、文獻[19]的基于Linux的SCARA型機械臂運動控制系統(tǒng)、文獻[18]的機械臂控制系統(tǒng)設計都采用了Gazebo進行模型的仿真演示，從不斷的調(diào)整中修改參數(shù)和模型算法，在仿真器中不斷的模擬，成功后進行實體的驗證步驟。圖16展示了文獻[18]Gazebo仿真演示圖。

圖16 Gazebo中機械臂軌跡規(guī)劃展示

2.2.4 人機交互控制界面

Rviz是一款三維可視化平臺，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對外部信息的圖形化顯示，另一方面則是可以通過Rviz給對象發(fā)布控制信息，從而實現(xiàn)對機器人的檢測與控制。

Rviz主要的目的就是以三維方式顯示ROS消息，可以將數(shù)據(jù)進行可視化表達，例如在文獻中會有機器人模型和坐標系直觀的顯示在Rviz中，如圖17所示。

圖17 機器人模型和坐標系在Rviz中顯示

同時可以進行編程顯示出界面進行各個數(shù)據(jù)的信息采集和分析：比如文獻中出現(xiàn)的采用GUI界面進行數(shù)據(jù)流的界面查看如圖18所示。

圖18 GUI控制界面和數(shù)據(jù)流查看界面

還有許多用來初步顯示實驗中各個關節(jié)的力矩、位置等參數(shù)的控制界面可以在Rviz中實施監(jiān)控，這樣可以在項目和實驗中更有說服力，同時一旦出現(xiàn)了問題，也更容易找到問題所在。

3 基于ROS的機械臂實時控制系統(tǒng)存在的問題和發(fā)展趨勢

3.1 當前存在的問題

目前國內(nèi)國外基于ROS進行開發(fā)的機器人機械臂實時控制系統(tǒng)正在如火如荼地向前發(fā)展，而且基于ROS進行相關項目開發(fā)也顯現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，為了充分發(fā)揮當前計算機和傳感器等硬件的優(yōu)勢，使用ROS開發(fā)機械臂實時控制系統(tǒng)會越來越多。從國內(nèi)外發(fā)展來看，國外發(fā)展迅速，國內(nèi)正迎頭趕上，正是由于這種積極的開發(fā)氛圍，貢獻了多種實時系統(tǒng)的解決方案，極大地促進了控制系統(tǒng)的研究。盡管國內(nèi)外專家取得了很大的進步，但是仍然存在以下幾點問題：

1)機械臂控制系統(tǒng)的實時性不足：

經(jīng)過調(diào)研，已有的研究中大多集中在通過離線或者可控智能穿戴設備[29-38]的方式控制機械臂的運動，需要具備更好響應能力的硬件或者是修改ROS版本的底層架構(gòu)來解決這個實時性不足的問題；

2)機械臂運動精度不足：

實時控制機械臂工作過程中，由于一些內(nèi)部傳感器等問題還是會造成震動、誤差等的問題，如何保證高精度的柔順系統(tǒng)進行實時控制還是當前的主要技術要點之一;

3)ROS控制系統(tǒng)更新迭代過快，后續(xù)維護不足：

針對不同版本的ROS平臺進行機械臂實時控制系統(tǒng)的開發(fā)是亟待解決的問題，不同版本上位機的控制系統(tǒng)在設計過程中結(jié)合下位機無法完整的形成一個有效的實時控制器。隨著最新的ROS neodic版本的發(fā)布，ROS 2的實時性任務處理功能更強，需要更多人員和資源跟進；

4)Linux控制系統(tǒng)個性化明顯，規(guī)范性不足：

機械臂運動學規(guī)劃、末端軌跡規(guī)劃以及避障算法等是研究中亟待解決的問題，所以我們需要使用Linux下的Gazebo、MoveIt、RViz等工具進行正逆運動學規(guī)劃與仿真模型的問題解決，需要更加注重標準化；

5)缺乏創(chuàng)新意識，拓展性不足：

隨著傳感器種類越來越豐富，對于機械臂的控制要求越來越高，我們不可避免的就是針對于傳感器的優(yōu)化問題，不能固步自封，要不斷的結(jié)合新型傳感器發(fā)覺市場和學術研究方向，不斷探索；同時也要設法將ROS的控制系統(tǒng)結(jié)合到更加具有前景的行業(yè)中。

3.2 研究發(fā)展趨勢

基于ROS機械臂實時控制系統(tǒng)的發(fā)展方向應符合工業(yè)自動化、智能化需求，基于其自身技術與市場要求，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及重點技術的研究情況，可以將ROS下機械臂實時控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢概括如下。

1)工業(yè)自動化和智能化：

隨著我國工業(yè)設備越來越偏向于高精尖方向發(fā)展，對于工業(yè)設備的自動化和智能化需求就會越來越強烈，依托 ROS平臺的機械臂控制系統(tǒng)在現(xiàn)有的基礎上可以在工業(yè)設備更新迭代過程中提供更加優(yōu)秀的機器人解決方案，極大地提高實際工業(yè)生產(chǎn)的效率。

2)功能復合化，標準化：

正是由于ROS系統(tǒng)本身的優(yōu)勢，所以可以結(jié)合各種傳感系統(tǒng)，針對每一種傳感系統(tǒng)采用不同的程序算法提取數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)實現(xiàn)機械臂的實時性控制，隨著新型傳感器的發(fā)展，ROS也會與時俱進，不斷的通過新型傳感系統(tǒng)豐富自身，在不斷積累與實際使用中拓展發(fā)展空間，提高實時性和精度，同時針對已經(jīng)研究透徹的功能包，勢必會選擇眾多解決方案中的最優(yōu)解，形成標準化的軟件功能包。

3)強適應性，支持復雜工況場景：

機械臂的終端具有多樣性，基于ROS的機械臂控制系統(tǒng)具有避障、路徑規(guī)劃等功能，針對復雜的工況可以根據(jù)產(chǎn)線要求采用不同的終端來實現(xiàn)機械臂的可移植性，可以應用到援救、醫(yī)療等行業(yè)，適應更加豐富的工作場景，有利于設備的充分利用以及降低成本。

4)軟硬件結(jié)合，齊頭并進：

目前機械臂受限于成本，使用場景等原因，多采用位置控制器，隨著力位一體式機械臂的發(fā)展，為了提高穩(wěn)定性和精度，必然開發(fā)硬件的更多功能，高效的完成以后的工業(yè)任務，讓機械臂更加像人手一樣工作。

5)技術交叉融合：

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展離不開人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等技術的支持，基于ROS的機械臂控制系統(tǒng)可以借助高新技術充實自己，打破傳統(tǒng)行業(yè)的限制，探索更多的可能性，更好的服務人類。

4 結(jié)束語

綜上所述，機械臂的實時控制系統(tǒng)主要涉及到的發(fā)展方向就是控制器的開發(fā)優(yōu)化以及應用已有控制器進行軌跡優(yōu)化算法與應急避障處理。前者需要進行控制器的整體構(gòu)建以及開發(fā)，而后者是基于已有控制器進行設計規(guī)劃，使用外接傳感器進行信號的采集，針對收集到的信號進行反饋，針對反饋進行調(diào)整，這樣實現(xiàn)最終的設計目標，滿足設計要求。

基于ROS進行機械臂的實時控制系統(tǒng)研究是更加方便開發(fā)者進行機械臂控制的新方式新方法，依托于ROS所獨有的節(jié)點編程原理，簡化了以后進行多個傳感器的信息的融合等工作，便于機械臂進行精準、快速的操作，同時由于系統(tǒng)的開源，可以借鑒廣大系統(tǒng)維護者以及項目開發(fā)者的經(jīng)驗，將機械臂用于更加人性化、個性化的應用場景。作為一個ROS的學習者和使用者，就要在實踐研究中不斷的豐富這個平臺，讓它更好的為工作生活服務。