安川電機の産業用ロボットである，MOTOMAN GP8をROSで利用するための環境構築方法について示す．
なお、以降の検証は下記の環境で行っている.

OS: Ubuntu18.04
ROS: Melodic

なお，ROS用のワークスペースは「catkin_ws」とし，　ビルドは「catkin build」で行うものとする．

MOTOMANの環境構築

MOTOMANをROSから利用するためのパッケージはROS Industrialにおいてオープンソースとして公開されている．

本ページの資料では,上記のページを参考にしている.
なお，不具合などがあった場合は適宜issueやpull requestしていくことで，コミュニティの活性化につながるので，積極的に行うことが望ましい．

上記のサイトから，以下の様にパッケージをcloneする．

$cd 
$cd ~/catkin_ws/src
$git clone https://github.com/ros-industrial/motoman
$rosdep update
$rosdep install --from-paths src/ --ignore-src --rosdistro melodic
$cd ..
$catkin build
$source devel/setup.bash

Moveit!を利用したMOTOMAN-GP8のモーション生成

2020年9月現在，ダウンロード元のリポジトリには，MOTOMAN GP8のmoveit_configは存在しない．
そのため，次の手順にしたがって，moveit_configの生成を行う．

以下のコマンドでMoveIt!のアシスタントツールを立ち上げる．

$roslaunch moveit_setup_assistant setup_assistant.launch

上記のコマンドを実行すると,以下の画面が表示される.

新規作成の場合は,左側のボタン「Create New MoveIt Configuration Package」を押す.
その後下記の画面が表示される.

この画面において，①「Load a URDF or COLLADA Robot Model」の欄にMOTOMAN-GP8のurdf,xacroファイルを指定する.
なお，MOTOMAN-GP8のモデルは以下に置かれている.

~/catkin_ws/src/motoman/motoman_gp8_support/urdf/gp8.xacro

モデルを指定後,②「Load Files」を選択しロードが成功すると,画面右側にMOTOMAN-GP8の3Dモデルが表示される.

続いて，以下のの画面において，①「Self-Collisions」を選択し,②「Generate Collision Matrix」を押しロボットの自己干渉をチェックする(自己接触を自動判定)．

上記の画面設定後,③「Planning Groups」を選択する.(仮想的関節は今回取り扱わないため「Virtual Joints」はスキップする)

「Planning Groups」の画面において,「Add Group」を選択し,Planning Groupの設定を行う．ここでは，①にあるように，グループ名と，運動学のソルバーの選択を行う．この例では，「kdl_kinematics_plugins/KDLKinematicsPlugin」を選んでいる．
続いて，②「Add Joints」を選択する.

Planning Groupの設定では，以下の画像のように，①「base_link-base」と「joint_6_t-tool0」以外を選択し，②の矢印を押し，「Selected Joints」に追加後，③「Save」により保存する．

続いて，「Planning Groups」において,「Link」を選択し「Edit Selected」を選択する．
Jointsの設定と同じように，　①でリンクの選択を行い，②で「Selected Links」に追加，③で「Save」により保存する．

最後に，「Planning Groups」において,「Chain」を選択し「Edit Selected」を選択する
以下の画面のようのよう設定した後,「Save」を選択する.

以上の設定を行うと，「Planning Groups」は,以下の画像のようになる．
この画像のようになっていない場合は，Group，Link，Chainの確認を行うこと．

続いて，「Add Pose」を選択し「Pose Name」を任意で設定し,下記の画面設定を行う．
(初期姿勢の設定なので，各自の環境に合わせて設定する．)

また,「End Effectors」,「Passive Joints」は、ここでは取り付けていないものとしてスキップする．
グリッパなどをつけている場合は適宜設定を行う．
「ROS Controllers」では,「Add Controllers」を選択し,以下のように名前は任意とし，「Controller Type」をここでは「effort_controllers/JointPositionController」を選択する．

「Author information」は,任意で設定すること.

「Configuration Files」で,パッケージを生成する前に①「Package Save Path」の部分を以下のパスに指定しパッケージの名前を作成する.
(パッケージの名前は何でも良いが,他のパッケージと命名規則を合わせて，ここでは[motoman_gp8_moveit_config]としている．)

~/catkin_ws/src/motoman/motoman_gp8_moveit_config

ここまでの設定が全て完了したら，②「Generate Package」ボタンを押しパッケージを生成する.
今回，仮想ジョイントやエンドエフェクタの設定をしていないため，「No end effectors have been added」や「No virtual joints have been added」と表示されるがそのまま「OK」ボタンを押して生成を開始する．
「Configuration package generated successfully!」と出たらmoveit_configのパッケージの生成は完了する．
以降，Moveit Assistanceは利用しないため，③「Exit Setup Assistant」を押して，終了する．

MoveIt!で作成したパッケージを利用できるようにするために，出力したパッケージをビルドする.

$ cd ~/catkin_ws
$catkin build

ここまでの流れで，MoveIt!を利用する準備は完了となる．

MoveIt!によるモーション作成

続いて，作成したパッケージを用いて，MoveIt!の動作確認を行う．
作成したパッケージの中にdemo.launchというファイルが用意されている.

$roslauch motoman_gp8_moveit_config demo.launch

コマンド入力後に以下のような画面が表示されれば成功.

また,この.rvizファイルを画面左上の「File」から「Save Config as」を選択し,「motoman_gp8_moveit_config/launch」の中に「moveit.rviz」があるので上書き,または「motoman.rviz」など名前をつけ新たに作成しておくとよい.

MOTOMAN-GP8のlaunchファイル作成

実機接続方法するためのlaunchファイルを作成する.下記のページで，MoveIt!用の設定ファイルの生成手順が書かれているので，この手順を参考にする．
Moveit! 設定ファイル生成手順

lanuchファイルのサンプルは，下記のリンクにあるので，これを参照にlaunchファイルの生成を行う．
なお，このlanuchファイルのテンプレートは上記の参照ページの2章にリンクが貼られている．

Template Launchファイルへのリンク

以下のパスにlaunchファイルを作成し，上記リンクの内容のコピーを行う．

$~/catkin_ws/src/motoman/motoman_gp8_moveit_config/launch/moveit_planning_execution.launch

ペースト後,以下の様に修正する必要がある.
1. [robot_moveit_config]の部分は,自身の作成したパッケージの名前に変更すること.

2. 10行目のrosparamのコメントを外す(yamlファイルの名前やパスを適宜変更する)

 rosparam command="load" file="$(find motoman_gp8_support)/config/joint_names_gp8.yaml"/

3. 31行目のlaunchファイルを以下の様に変更する.

include file =“$(find motorman_gp8_support)/launch/robot_interface_streaming_gp8.launch”
arg name =“robot_ip” value =“$(arg robot_ip)”
arg name =“controller” value =“$(arg controller)”

このlaunchファイルは,必要なインターフェースノードやロボットコントローラ(今回の場合:yrc1000micro)を起動させるためのもの.

4.43行目の[moveit_rviz.launch]を以下の様に変更する.

arg name =“rviz_config” value=“$(find motorman_gp8_moveit_config)/launch/motorman.rviz”

また,4.の内容は.rvizファイルを作成した時のみ変更する
しなかった場合は、arg name =“config”value=”true” の部分はコメントアウトする.

上記の修正内容を行ったlaunchファイルを下記に示す.

<!--?xml version="1.0"?-->
 
    <!-- The planning and execution components of MoveIt! configured to run -->
    <!-- using the ROS-Industrial interface. -->
 
    <!-- the "sim" argument controls whether we connect to a Simulated or Real robot -->
    <!-- - if sim=false, a robot_ip argument is required -->
 
 
    <!-- load the robot_description parameter before launching ROS-I nodes -->
 
 
 
    <!-- run the robot simulator and action interface nodes -->
　　
 
 
    <!-- - replace these calls with appropriate robot-specific calls or launch files -->
　　
       <!--include file="$(find motoman_driver)/launch/robot_interface_streaming_yrc1000.launch" -->
 
 
 
 
 
   <!-- publish the robot state (tf transforms) -->
 
 
 
     <!--arg name="fake_execution" value="true"/-->
 
 
     <!--arg name="rviz_config" value="true"/-->

次に[motoman_gp8_moveit_config/config]の中に”controllers.yaml(コントローラインターフェース)”を作成する.下記の内容をコピー&ペーストすること.

controller_list:
  - name: ""
    action_ns: joint_trajectory_action
    type: FollowJointTrajectory
    joints: [joint_1_s, joint_2_l, joint_3_u, joint_4_r, joint_5_b, joint_6_t]

詳細は下記のサイトを参考にすること.
Moveit! Controllers
[Controllers.yaml]を作成後,/motorman_gp8_moveit_config/launch/motorman_gp8_moveit_controller_manager.launch.xmlの中身を下記の様に修正する.

 rosparam file="(find motoman_gp8_moveit_config)/config/controllers.yaml"/

MOTOMAN-GP8の接続方法

MOTOMAN-GP8のコントローラであるYRC1000-microに接続するために，以下の項目について確認を行うこと．

MOTOMAN初期設定

PCのIPアドレス変更方法

ルータの固定IPアドレス変更方法

上記の設定を終えたらMOTOMANの設定は終了.

作成したlaunchファイルは,下記のコマンドで立ち上げる.

$roslaunch motoman_gp8_moveit_config moveit_planning_execution.launch sim:=false robot_ip:=192.168.255.1 controller:=yrc1000

launchファイルを立ち上げると以下の画像のようにRvizが表示される.

上記の画面表示が成功後,サーボオンにするために以下のコマンドを実行すること.

$rosservice call /robot_enable

上記のコマンド実行後,サーボオンがされる(カチッと音が鳴る).
Rviz画面で,”Query Goal State(アーム先端についているボールのようなもの)”をドラッグすると姿勢を変更可能.
[Plan and Execute]を行うと,実機とロボットモデルが動作を行う.

MOTOMANが動かない場合のトラブルシューティング

・制御用PCとYRC1000-microがネットワークの確認
以下のようにpingをうって，返答があるかどうかを確認する．
返答がない場合はネットワークの設定がおかしいので確認すること．

$ ping YRC1000microのIPアドレス;

・launchファイル実行時に「No Connect」とエラーになる場合
ロボットコントローラを再起動することで接続できることがあるので，コントローラの再起動を行う．

ロボットシステムデザイン研究室

名城大学理工学部メカトロニクス工学科ロボットシステムデザイン研究室のホームページです．

ROSでMotoman GP8を利用するための環境構築と動作確認