Pick and Place avec Matlab

V.1.1

Difficulté : difficile

Temps : ~45 min

Note

Ce tutoriel est fonctionnel à partir de :: La version v4.1.0 de la ned_ros_stack

La version v4.1.0 de Niryo Studio

Introduction

Ce processus consiste à prendre n’importe quel type d’objet à un endroit spécifique et à le placer à un autre endroit de manière plus ordonnée.

Objectifs

Montrez un des exemples d’applications que vous pouvez faire avec Matlab et Ned/Ned2
Avoir une première approche avec des processus industriels qui peuvent être réalisés avec Ned/Ned2
Apprendre les bases de la programmation Matlab tout en utilisant le Ned/Ned2

Prérequis

Connaissances de base de Matlab
Etre capable d’utiliser Ned/Ned2
Avoir regardé le tutoriel : Configurer Matlab et la Toolbox ROS pour Ned/Ned2

Note

Documentation du Ned : https://docs.niryo.com/product/ned/index.html
Documentation du Ned2 : https://docs.niryo.com/product/ned2/index.html
Documentation Matlab : https://fr.mathworks.com/help/matlab/

Vous devez être dans cette situation pour démarrer le tutoriel

Sinon, faites ce tutoriel d’abord.

Indication

Nous vous conseillons de faire ce tutoriel avant de commencer et de vous entraîner à déplacer le robot.

Ce dont vous aurez besoin

Un Ned ou un Ned2
Un gripper (celui que vous voulez)
Un convoyeur (optionnel)
Matlab (version 2014 ou ultérieure)
Robotics System Toolbox : https://fr.mathworks.com/products/robotics.html
Une communication Wi-Fi

Note

Pour réaliser cet exemple nous avons utilisé Windows10, Matlab2022a and a Ned2.

Détails du code

Tout d’abord, vous devez connecter le robot en mode Wi-Fi et le connecteravec ROS

(Normalement, cela est déjà fait si vous avez suivi les tutoriels : setup et utiliser Ned/Ned2 avec Matlab).

ipaddress = "http://IP_OF_NED:11311"; %IP of the Ned
rosshutdown; %to be sure that an other ROS network is not actually working
setenv('ROS_MASTER_URI',ipaddress) %IP of the Ned
setenv('ROS_IP','IP_HOST_COMPUTER') %IP of the computer
rosinit(ipaddress)

Vous devez être dans cette situation.

Premièrement, essayez d’ouvrir et de fermer la pince en utilisant la toolbox Ros. De la même manière que pour le déplacement du robot, vous devez créer et envoyer un message Ros. Cette fois-ci, le sujet du message n’est pas un Point, mais un ToolGoal.

Essayez d’écrire le code vous-même. Si vous rencontrez des difficultés, vous pourrez trouver un exemple de code dans la fenêtre déroulante ci-dessous.

Ouvrir et fermer le gripper

NedState2 = rossubscriber("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
NedCmd2 = rospublisher("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
CmdMsg2 = rosmessage(NedCmd2);
CmdGoal = rosmessage('niryo_robot_tools_commander/ToolGoal');

CmdGoal.Cmd.ToolId=11;
CmdGoal.Cmd.CmdType=1; %Or 2 if you want to close the gripper
CmdGoal.Cmd.MaxTorquePercentage=100;
CmdGoal.Cmd.HoldTorquePercentage=100;
CmdGoal.Cmd.Speed=500;
CmdGoal.Cmd.Activate=1;

CmdMsg2.Header.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
CmdMsg2.GoalId.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
CmdMsg2.GoalId.Id="OPENGRIPPER"; %Or CLOSEGRIPPER
CmdMsg2.Goal=CmdGoal;

send(NedCmd2,CmdMsg2);

Avertissement

Le ToolID dépend de la pince que vous utilisez, assurez-vous d’entrer le bon ID.

Custom Gripper=11, Large Gripper=12, Adaptative Gripper=13.

Note

Si la pince ne s’ouvre pas (ou ne se ferme pas), assurez-vous que vous avez scanné l’outil dans Niryo Studio et essayez de l’ouvrir et de le fermer, puis réessayez le script matlab.

Pour rendre le programme le plus clair possible, faites des fonctions Matlab de manière à les appeler plusieurs fois facilement. Ici, le mieux est de faire une fonction par action (move, pick et place) afin de séparer les étapes (mais vous pouvez aussi tout faire ensemble) :

Créer les fonctions Matlab

Avertissement

Pour que les fonctions fonctionnent, assurez-vous de sauvegarder les fichiers de fonction (.m) avec le même nom que la fonction.

Fonction Pick :

function pick(toolID)
    NedState2 = rossubscriber("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
    NedCmd2 = rospublisher("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
    CmdMsg2 = rosmessage(NedCmd2);
    CmdGoal = rosmessage('niryo_robot_tools_commander/ToolGoal');

    CmdGoal.Cmd.ToolId=toolID;
    CmdGoal.Cmd.CmdType=2;
    CmdGoal.Cmd.MaxTorquePercentage=100;
    CmdGoal.Cmd.HoldTorquePercentage=100;
    CmdGoal.Cmd.Speed=500;
    CmdGoal.Cmd.Activate=1;

    CmdMsg2.Header.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
    CmdMsg2.GoalId.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
    CmdMsg2.GoalId.Id="CLOSEGRIPPER";
    CmdMsg2.Goal=CmdGoal;

    send(NedCmd2,CmdMsg2);

Fonction Place :

function pick(toolID)
    NedState2 = rossubscriber("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
    NedCmd2 = rospublisher("/niryo_robot_tools_commander/action_server/goal");
    CmdMsg2 = rosmessage(NedCmd2);
    CmdGoal = rosmessage('niryo_robot_tools_commander/ToolGoal');

    CmdGoal.Cmd.ToolId=toolID;
    CmdGoal.Cmd.CmdType=2;
    CmdGoal.Cmd.MaxTorquePercentage=100;
    CmdGoal.Cmd.HoldTorquePercentage=100;
    CmdGoal.Cmd.Speed=500;
    CmdGoal.Cmd.Activate=1;

    CmdMsg2.Header.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
    CmdMsg2.GoalId.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
    CmdMsg2.GoalId.Id="CLOSEGRIPPER";
    CmdMsg2.Goal=CmdGoal;

    send(NedCmd2,CmdMsg2);

Fonction Move :

function move(ned,vect,eul)
    ik = inverseKinematics("RigidBodyTree", ned);
    weight = [0.1 0.1 0 1 1 1];
    initialguess = ned.homeConfiguration;

    XYZ=vect;
    RPY=eul;

    postform=trvec2tform(XYZ);
    eultform=eul2tform(RPY,'ZYX');

    tform=postform*eultform;
    configSoln = ik("end_effector", tform, weight, initialguess);
    cell = struct2cell(configSoln);
    Joint = cell(2,:,:);
    matrixJoints = cell2mat(Joint);

    NedState = rossubscriber("/niryo_robot_follow_joint_trajectory_controller/state");
    NedCmd = rospublisher("/niryo_robot_follow_joint_trajectory_controller/command");
    CmdMsg = rosmessage(NedCmd);
    CmdPoint = rosmessage('trajectory_msgs/JointTrajectoryPoint');

    for i=1:6
        CmdPoint.Positions(i) = matrixJoints(i);
    end

    CmdPoint.Velocities = zeros(1,6);
    CmdPoint.Accelerations = zeros(1,6);
    CmdPoint.TimeFromStart = ros.msg.Duration(3);
    CmdMsg.Header.Stamp = rostime("now") + rosduration(0.05);
    CmdMsg.JointNames = {'joint_1', 'joint_2', 'joint_3', 'joint_4', 'joint_5', 'joint_6'};
    CmdMsg.Points = CmdPoint;

    send(NedCmd,CmdMsg);

Note

Pour la fonction move, vous devez d’abord écrire les lignes suivantes dans votre fichier principal, avant d’appeler la fonction.

ned=importrobot(ned.urdf);
eeoffset = 0
eeBody = robotics.RigidBody("end_effector")
setFixedTransform(eeBody.Joint, trvec2tform([eeoffset,0,0]))
addBody(niryo_one, eeBody, "tool_link");

Pour finir cet exemple, essayez de faire une boucle pour répéter le mouvement. Ainsi, vous pouvez reproduire le mouvement comme dans une ligne de production. Voici le code final :

Faire une boucle

ned=importrobot(ned.urdf);
eeoffset = 0
eeBody = robotics.RigidBody("end_effector")
setFixedTransform(eeBody.Joint, trvec2tform([eeoffset,0,0]))
addBody(niryo_one, eeBody, "tool_link");

while 1

    %Pick
    move(ned,[0.25 -0.2 0.3],[0 0 0]);
    pause(4);

    pick(11);
    pause(0.5);

    %Intermediate position
    move(ned,[0.35 0 0.3],[0 0 0]);
    pause(0.5);

    %Place
    move(ned,[0.25 0.2 0.3],[0 0 0]);
    pause(4);

    place(11);
    pause(0.5);

end

Maintenant tout ce que vous avez à faire est de changer les positions de pick et de place, choisir lebon ToolID, et vous pouvez faire un pick and place avec Matlab.

Note

Vous pouvez trouver toutes les informations concernant l’utilisation de Ned/Ned2 avec Matlab et la ROS Toolbox en suivant les deux tutoriels ci-dessous :