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README.md
ros2_moveit2_ur5e_grasp
项目简介
UR5e Dynamic Grasping System 是一个基于 ROS2 和 MoveIt2 框架开发的智能抓取系统。该项目结合深度相机感知、目标定位、动态环境建图（OctoMap）与路径规划，实现了 UR5e机械臂在动态环境中的实时避障与抓取任务。 系统具备良好的扩展性和开源性，适用于机器人抓取、动态避障、人机协作等场景研究与开发。
项目特点
- 🚀 ROS2 + MoveIt2 深度集成：基于现代机器人系统开发标准，支持高效通信与规划。
- 🖐️ UR5e机械臂控制：通过MoveIt2精准控制UR5e机械臂执行目标抓取动作。
- 🧠 基于深度感知的目标定位：使用深度相机实时检测与定位目标物体，生成三维抓取点。
- 🗺️ 动态环境建图与避障：集成OctoMap，实现障碍物动态感知与规划路径避障。
- 📦 模块化设计：方便在不同机器人平台或不同抓取任务中快速移植和应用。
- 🛠️ 开源友好：代码结构清晰，配套完整的安装与使用指南。
技术栈
- ROS2 Humble
- MoveIt2
- UR5e机器人（Universal Robots）
- OctoMap 动态建图
- 深度相机（ RealSense ）
- RViz2可视化
- Docker / Docker Compose 容器化部署
功能包说明
| 功能包 | 描述 |
|---|---|
| ur_bringup | UR5e机械臂的启动包，负责加载UR驱动节点，配置通信与控制接口。 |
| ur5e_gripper_description | 机械爪（Robotiq Gripper）的URDF描述文件，用于建模与可视化。 |
| ur5e_gripper_control | 控制机械爪的功能包，负责发布抓取、开合等指令。 |
| ur5e_gripper_moveit_config | 机械爪在MoveIt2中的运动规划配置包，包含规划组、末端执行器设置等。 |
| robotiq_description | Robotiq Gripper的详细描述文件，包括网格模型、关节参数等。 |
| robotiq_moveit_config | Robotiq Gripper专用的MoveIt2运动规划配置包。 |
| vision | 深度相机感知模块，负责目标物体检测与三维定位。 |
| octo_bringup | OctoMap建图模块的启动包，实时生成环境的三维占据栅格地图。 |
| ur5e_octomap_moveit | 基于OctoMap进行动态避障的MoveIt2配置包，集成环境感知与路径规划。 |
| sim_models | 仿真模型资源包，包括UR5e、机械爪、深度相机等Gazebo仿真用模型文件。 |
环境配置
本项目基于 ROS2 Humble 和 MoveIt2 开发，推荐在 Ubuntu 22.04 环境下进行部署。
1. 系统要求
- Ubuntu 22.04 LTS
- ROS2 Humble Hawksbill
- MoveIt2 Humble 版本
- Python 3.10+
- C++14/17 编译支持
2. Docker 部署（推荐）
如果你希望快速复现实验环境，推荐直接使用 Docker。镜像内已包含 ROS2 Humble、MoveIt2、Gazebo、OctoMap、RealSense、UR 驱动以及视觉检测所需的 Python 依赖。
2.1 前置要求
- 已安装 Docker Engine
- 已安装 Docker Compose v2（使用
docker compose命令） - 如需运行 Gazebo / RViz2 图形界面，宿主机需要支持 X11 或 WSLg
- 如需 GPU 图形加速，宿主机需正确安装 NVIDIA 驱动与 NVIDIA Container Toolkit
2.2 拉取并进入容器
默认使用 Docker Hub 镜像 nack03/ros2_moveit2_ur5e_grasp:humble：
docker compose pull
2.3 启动仿真与抓取 Demo
启动仿真环境：
docker compose up simulation
另开一个终端启动抓取 demo：
docker compose up grasp-demo
3. 安装ROS2 Humble
参考官方安装指南，或使用以下命令快速安装：
sudo apt update && sudo apt install curl gnupg2 lsb-release
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(lsb_release -cs) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros2.list'
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop
安装后配置环境变量：
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
4. 安装MoveIt2
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-moveit-*
如果需要仿真支持（如Gazebo），额外安装：
sudo apt install ros-humble-moveit-common ros-humble-moveit-ros-visualization
sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs ros-humble-gazebo-ros2-control
sudo apt install ros-humble-image-pipeline
sudo apt install ros-humble-compressed-image-transport
sudo apt install ros-humble-compressed-depth-image-transport
sudo apt install ros-humble-vision-msgs
5. 安装UR5e机械臂依赖
sudo apt install ros-humble-ur-client-library
sudo apt install ros-humble-ur-description ros-humble-ur-moveit-config
注：本项目中部分UR描述文件已进行了自定义优化。
6. 安装OctoMap依赖
sudo apt install ros-humble-octomap-*
7. 安装深度相机驱动与目标检测环境（示例）
以 RealSense 相机为例（如果你用的是别的如 Orbbec，相应替换）：
sudo apt install ros-humble-realsense2-camera
pip install ultralytics
pip install filterpy
8. 克隆并编译本项目
首先新建工作区：
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws/src
克隆项目源码（替换成你的GitHub仓库链接）：
git clone https://github.com/Nackustb/ros2_moveit2_ur5e_grasp
回到工作区根目录，安装依赖并编译：
cd ~/ros2_ws
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
colcon build --symlink-install
编译完成后，记得 source 工作区：
source ~/ros2_ws/install/setup.bash
9. 启动示例
一键启动完整系统（建议顺序）：
1. 启动仿真环境
ros2 launch ur_bringup simulation.launch.py
2. 启动抓取demo
ros2 launch ur_bringup start_grasp.launch.py
参考与致谢
本项目参考并借鉴了以下优秀开源项目与文档：
- zitongbai/UR5e_Vision_Assemble：基于ROS2的UR5e机械臂视觉装配项目，提供了UR5e机械臂与视觉模块集成的参考。
- Universal Robots ROS2 Driver：官方UR机械臂ROS2驱动程序，支持UR5e系列机械臂的控制与反馈。
- MoveIt2: MoveIt2官方文档与示例工程，为本项目提供了路径规划、运动控制与避障功能支持。
- Intel RealSense ROS2 Wrapper：深度相机集成示例（如使用RealSense D435系列），为视觉模块搭建提供了参考。
- OctoMap ROS Integration：OctoMap在ROS环境下的建图与感知支持，用于本项目中的动态避障功能。