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Version: 6.1.0 (Latest)

Alicia-D ROS2 Humble

1. 介绍​

Alicia-D ROS2 是一个用于控制【灵动 Alicia-D】系列六轴机械臂（带夹爪）的 ROS 工具包。它基于 ROS 2 Humble 构建，提供通过串口通信控制机械臂运动、操作夹爪、读取姿态与状态数据等功能。

License ROS2

1.1 主要特性​

  • ros2_control 集成：基于标准的 ros2_control 硬件接口，支持与 MoveIt2 无缝集成。
  • MoveIt2 支持：完整的 MoveIt2 运动规划与执行功能。
  • 关节控制：支持设置与读取六个关节的角度，提供平滑轨迹执行。
  • 夹爪控制：支持精确位置控制，适配 50mm 和 100mm 两种夹爪类型。
  • 实时状态反馈：实时获取关节角、夹爪位置与机器人状态。
  • 自动固件检测：自动检测固件版本。
  • 串口通信：自动搜索串口或手动指定，支持高波特率通信。
  • 零位校准：将当前位置设置为新的零点。
  • 扭矩开关：开启或关闭关节电机扭矩，实现自由拖动示教。

1.2 项目结构​

alicia_d_driver/
├── include/alicia_d_driver/
│   ├── alicia_d_hardware_interface.hpp    # 硬件接口头文件
│   └── alicia_d_driver_node.hpp          # 独立驱动节点
├── src/
│   ├── alicia_d_hardware_interface.cpp   # 硬件接口实现
│   ├── alicia_d_driver_node.cpp          # 独立驱动
│   └── serial_communicator.cpp           # 串口通信
├── launch/
│   └── alicia_d_driver.launch.py         # 独立驱动启动
├── alicia_d_driver.xml                   # 插件描述
└── CMakeLists.txt

alicia_d_moveit/
├── config/
│   ├── alicia_d_descriptions.ros2_control.xacro  # 硬件接口配置
│   ├── ros2_controllers.yaml                     # 控制器配置
│   ├── moveit_controllers.yaml                   # MoveIt 控制器映射
│   └── ...                                       # 其他 MoveIt 配置
├── launch/
│   ├── real_robot.launch.py                      # 真实机械臂启动
│   ├── demo.launch.py                            # 仿真启动
│   └── ...                                       # 其他启动文件
└── package.xml

2. 快速开始​

2.1 设置串口权限（一次性）​

sudo usermod -a -G dialout $USER

然后需要完全注销并重新登录！

或临时设置：

sudo chmod 666 /dev/ttyACM*

2.2 获取源代码并编译​

mkdir -p ~/alicia_ws/src
cd ~/alicia_ws
git clone https://github.com/Synria-Robotics/Alicia-D-ROS2.git -b v6.1.0 ./src
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
colcon build
source install/setup.bash

2.3 启动真实机械臂​

ros2 launch alicia_d_driver alicia_d_driver.launch.py

3. 使用方法​

3.1 MoveIt 仿真​

对于 50mm 夹爪类型，使用默认值：

ros2 launch alicia_d_moveit demo.launch.py

对于 100mm 夹爪类型，指定夹爪类型：

ros2 launch alicia_d_moveit demo.launch.py gripper_type:=100mm

3.2 Real Robot MoveIt​

使用 MoveIt 控制真实机械臂：

基本启动（使用默认参数）：

ros2 launch alicia_d_moveit real_robot.launch.py

指定夹爪类型：

ros2 launch alicia_d_moveit real_robot.launch.py gripper_type:=50mm

指定串口（自动检测可用时可不指定）：

ros2 launch alicia_d_moveit real_robot.launch.py \
    gripper_type:=100mm \
    port:=/dev/ttyACM0

指定运动速度（度/秒）：

ros2 launch alicia_d_moveit real_robot.launch.py \
    gripper_type:=50mm \
    port:=/dev/ttyACM0 \
    speed_deg_s:=30

MoveIt Launch 参数说明​

参数默认值说明
gripper_type50mm夹爪类型：50mm 或 100mm
port''（空字符串）串口设备路径，如 /dev/ttyACM0，留空则自动检测
speed_deg_s20关节运动的默认速度（度/秒）

提示：底层驱动会自动检测固件版本与机械臂版本（v5_5 / v5_6），一般无需手动指定。

3.3 独立驱动节点（无 MoveIt）​

独立驱动节点仅运行底层驱动，不依赖 MoveIt，适用于只需要基础关节/夹爪控制的场景。

启动独立驱动​

基本启动（使用默认参数）：

ros2 launch alicia_d_driver alicia_d_driver.launch.py

指定串口：

ros2 launch alicia_d_driver alicia_d_driver.launch.py port:=/dev/ttyACM0

指定默认速度（度/秒）：

ros2 launch alicia_d_driver alicia_d_driver.launch.py \
    port:=/dev/ttyACM0 \
    default_speed_deg_s:=30.0

独立驱动参数说明​

参数默认值说明
port''（空字符串）串口设备路径，如 /dev/ttyACM0。留空则自动检测
default_speed_deg_s20.0关节运动的默认速度（度/秒），范围：4.39–439.45

独立驱动 Topics​

订阅 Topics：

  • /joint_commands (sensor_msgs/JointState)：发送关节位置和速度命令
  • /demonstration (std_msgs/Bool)：使能/禁用示教模式（零力矩）
  • /zero_calibrate (std_msgs/Bool)：执行零位校准

发布 Topics：

  • /joint_states (sensor_msgs/JointState)：发布当前关节状态（位置、速度）

使用示例​

1. 使能示教模式（零力矩）​

使能示教模式后，可以手动拖动机械臂进行示教：

ros2 topic pub --once /demonstration std_msgs/msg/Bool "{data: true}"
2. 禁用示教模式（恢复全力矩）​
ros2 topic pub --once /demonstration std_msgs/msg/Bool "{data: false}"
3. 零位校准​

⚠️ 注意：此操作不可逆，如非必要请忽略此步骤。

  1. 先禁用力矩（进入示教模式）：

    ros2 topic pub --once /demonstration std_msgs/msg/Bool "{data: true}"

  2. 将机械臂手动移动到期望的零位姿势

  3. 执行零位校准（校准后会自动恢复力矩）：

    ros2 topic pub --once /zero_calibrate std_msgs/msg/Bool "{data: true}"
4. 发送关节命令​

通过 /joint_commands topic 发送关节位置和速度命令。

示例 1：移动到零位，使用默认速度（20 度/秒）

ros2 topic pub --once /joint_commands sensor_msgs/msg/JointState "
name: ['Joint1', 'Joint2', 'Joint3', 'Joint4', 'Joint5', 'Joint6', 'Gripper']
position: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 500.0]
"

示例 2：指定速度移动（30 度/秒 = 0.524 弧度/秒）

ros2 topic pub --once /joint_commands sensor_msgs/msg/JointState "
name: ['Joint1', 'Joint2', 'Joint3', 'Joint4', 'Joint5', 'Joint6', 'Gripper']
position: [0.785, 0.785, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 500.0]
velocity: [0.524, 0.524, 0.524, 0.524, 0.524, 0.524, 0.0]
"

单位说明：

/joint_commands topic 使用 sensor_msgs/JointState 消息类型，遵循 ROS 标准约定：

  • 关节位置单位为 弧度（rad）
  • velocity 字段中的速度单位为 弧度/秒（rad/s）

虽然驱动内部使用度/秒（speed_deg_s / default_speed_deg_s），但 ROS 消息标准要求使用 rad/s。驱动会自动将 rad/s 转换为 deg/s，因此请始终以 rad/s 提供速度值。

行为说明：

  • 如果提供了 rad/s 的速度值，驱动会将其转换为 deg/s，并使用最大值作为所有关节的公共速度
  • 如果不提供速度，将使用 default_speed_deg_s 参数值（单位为度/秒）
  • 夹爪位置范围为 0–1000（0 为完全打开，1000 为完全闭合）

速度转换参考（用于 /joint_commands topic）：

  • 20 度/秒 = 0.349 弧度/秒 → 使用 velocity: [0.349, 0.349, ...]
  • 30 度/秒 = 0.524 弧度/秒 → 使用 velocity: [0.524, 0.524, ...]
  • 40 度/秒 = 0.698 弧度/秒 → 使用 velocity: [0.698, 0.698, ...]
  • 100 度/秒 = 1.745 弧度/秒 → 使用 velocity: [1.745, 1.745, ...]

快速换算公式：弧度/秒 = 度/秒 × π / 180 或 弧度/秒 = 度/秒 × 0.0174533

5. 读取关节状态数据​
ros2 topic echo /joint_states

4. 故障排除​

4.1 连接问题​

问题：无法连接到串口

解决方案：

  1. 检查线缆连接
  2. 验证端口名称：ls /dev/tty*
  3. 检查权限：ls -l /dev/ttyACM0
  4. 将用户添加到 dialout 组：sudo usermod -a -G dialout $USER

4.2 控制器故障​

问题：控制器启动失败

解决方案：

  1. 检查硬件接口：ros2 control list_hardware_interfaces
  2. 检查控制器：ros2 control list_controllers
  3. 验证机械臂已连接并通电

4.3 运动执行问题​

问题：规划成功但执行失败

解决方案：

  1. 验证固件版本是否正确检测（查看日志）
  2. 确保夹爪类型与硬件匹配（50mm vs 100mm）
  3. 使用 debug_mode:=true 监控串口通信

5. 安全注意事项​

⚠️ 重要的安全指南：

  1. 始终准备好紧急停止
  2. 在执行运动前清理工作区域
  3. 从慢速开始
  4. 首先在仿真中测试
  5. 在操作过程中监控机械臂

6. 支持​

如有问题或疑问：

  1. 查看故障排除部分
  2. 查看 ROS 日志：~/.ros/log/
  3. 启用调试模式：debug_mode:=true
  4. 检查硬件连接和固件版本
  5. Github发布Issue