LZ Gripper ROS2 驱动包

lz_gripper_ros2 是灵掌灵巧手的 ROS2 驱动接口，包含底层驱动接口以及高层控制接口。它允许用户通过 ROS2 话题轻松控制灵巧手的关节位置、速度和力度，并获取实时状态。

功能特性

• 底层通信：基于 Modbus RTU 的灵巧手底层通信。
• 控制接口：提供高层控制话题，支持手掌整体状态及单个关节点的精细控制。
• 状态反馈：通过 ROS2 话题实时发布灵巧手关节状态及压力传感器数据。
• 高度可配：支持通过启动参数自定义通信接口（如串口名）和波特率。

依赖条件

• ROS2：建议使用 ROS2 Jazzy 或更高版本。
• 驱动库：需安装 serial_driver。

安装步骤

1. 下载代码：将驱动包克隆到你的 ROS2 工作空间（例如 ~/ros2_ws）：

   cd ~/ros2_ws/src
   # 克隆仓库
   git clone <repository_url> lz_gripper_ros2

2. 编译工程：

   cd ~/ros2_ws
   colcon build --packages-select lz_gripper_ros2

3. 环境初始化：

   source install/setup.bash

使用指南

启动驱动节点

使用以下命令启动灵巧手驱动节点：

ros2 launch lz_gripper_ros2 lz_gripper.launch.py

启动参数

你可以通过命令行覆盖默认参数：

参数名	说明	默认值
port	连接灵巧手的串口名称	/dev/ttyUSB0
baud_rate	串口通信波特率	115200
publish_rate	关节状态话题的发布频率 (Hz)	10.0

示例命令：

ros2 launch lz_gripper_ros2 lz_gripper.launch.py port:=/dev/ttyACM0 baud_rate:=115200

ROS2 话题说明

订阅话题 (Subscribed Topics)

• /finger_positions (std_msgs/Float32MultiArray)
  • 设置单个手指的目标位置（范围 0-1000）。
  • 数组大小必须为 6（每个手指一个值）。
• /gripper_command (std_msgs/Bool)
  • true：控制灵巧手握紧。
  • false：控制灵巧手张开。
• /write_register (std_msgs/Float32MultiArray)
  • 综合控制接口，支持设置位置、速度、力度等。详见控制逻辑详解。

发布话题 (Published Topics)

• /lv_gripper_states (sensor_msgs/JointState)
  • 实时发布 5 个手指的当前关节位置。
  • 关节名称：finger1, finger2, finger3, finger4, finger5。
• /gripper_state (std_msgs/Bool)
  • 灵巧手的整体开合状态反馈。
  • true：已握紧；false：已张开。

获取压力传感器数据

灵巧手的压力传感器数据包含在 /lv_gripper_states 话题中（对应 effort 字段），有效值范围通常在 750–3000 之间。

ros2 topic echo /lv_gripper_states

控制逻辑详解

为了确保灵巧手按程序的顺序执行，建议使用 /write_register 话题进行控制。

set_register 数据格式

发送给 /write_register 的数组（Float32MultiArray）应包含 10 位数据，格式如下：

索引	功能 (索引0)	索引1	索引2	索引3	索引4	索引5	索引6	索引7	索引8	索引9	说明
位置设置	Finger_Positions (1)	左手2/右手1	运行时间(ms)	大拇指翻转	大拇指弯曲	食指弯曲	中指弯曲	无名指弯曲	小拇指弯曲	-	设置各关节弯曲幅度(0-1000)
开合控制	Gripper_Command (2)	左手2/右手1	运行时间(ms)	动作值(0/1)	-	-	-	-	-	-	0为张开，1为握紧
速度设置	Finger_Velocity (3)	左手2/右手1	紧急0/正常1	运行时间(ms)	大拇指翻转速	大拇指速	食指速	中指速	无名指速	小拇指速	设置各关节运动速度(0-1000)
力度设置	Finger_Effort (4)	左手2/右手1	紧急0/正常1	运行时间(ms)	大拇指翻转力	大拇指力	食指力	中指力	无名指力	小拇指力	设置各关节抓取力度(0-1000)

Python 控制示例

以下是一个简单的 Python 节点示例，演示如何通过 /write_register 话题控制灵巧手：

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import Float32MultiArray

# 常量定义
FINGER_POSITIONS = 1.0
FINGER_VELOCITY = 3.0
FINGER_EFFORT = 4.0
LEFT_HAND = 2.0
RIGHT_HAND = 1.0
NORMAL_MODE = 1.0

class GripperController(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('gripper_controller')
        self.register_pub = self.create_publisher(Float32MultiArray, 'write_register', 10)

    def set_gripper(self, data):
        msg = Float32MultiArray()
        msg.data = [float(x) for x in data]
        self.register_pub.publish(msg)
        self.get_logger().info(f'Published command: {msg.data}')

def main():
    rclpy.init()
    node = GripperController()

    # 1. 设置力度 (索引顺序：功能, 手ID, 运行模式, 运行时间, 翻转力, 指1力, 指2力, 指3力, 指4力, 指5力)
    node.set_gripper([FINGER_EFFORT, LEFT_HAND, NORMAL_MODE, 1.0, 1000.0, 1000.0, 1000.0, 1000.0, 1000.0, 1000.0])
    
    # 2. 设置速度
    node.set_gripper([FINGER_VELOCITY, LEFT_HAND, NORMAL_MODE, 1.0, 500.0, 500.0, 500.0, 500.0, 500.0, 500.0])
    
    # 3. 设置动作 (功能, 手ID, 持续时间ms, 翻转角度, 指1, 指2, 指3, 指4, 指5)
    # 示例：半握拳动作
    node.set_gripper([FINGER_POSITIONS, LEFT_HAND, 500.0, 500.0, 500.0, 500.0, 300.0, 300.0, 300.0])

    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()