如何在AgileX PIPER机械臂上实现连续轨迹记录和重放

掌握机械臂运动的艺术!该项目演示了如何在AgileX PIPER机械臂上实现连续轨迹记录和重放。无论您是构建教学演示还是自动化复杂操作，这本全面的指南都将引导您完成从设置到部署的每一步。

功能演示

你会学到什么：

•用时间序列数据记录复杂的运动轨迹

•回放记录的运动与精确控制

•集成Python SDK与CAN通信

•实施机械臂安全机制

项目概述

该解决方案通过智能时间序列数据管理捕获并再现PIPER机械臂的复杂运动。该系统支持一次性演示和无限循环操作，非常适合教学、测试和生产自动化。

主要特点:

•实时连续轨迹记录教学模式

•多重重放模式(单、多、无限循环)

•双级调速系统

•具有自动接头定位的安全机构

•基于csv的数据持久性，便于可移植性

•完整的抓手集成支持

开始

你需要什么

硬件:

•AgileX PIPER机械臂

•USB-to-CAN模块

•支持Linux的计算机

软件要求:

•Ubuntu 18.04或更高版本

•Python 3.6或更高版本

•Git版本控制

术前检查表

在你开始工作之前，确保你的工作空间已经准备好了。

•清除机械臂周围的所有障碍物

•检查电源是否稳定，指示灯是否正常

•确保良好的照明，以便观察位置

•测试夹持器动作(如果配备)

•确认地面稳定，避免震动

•测试教学按钮功能

环境设置

步骤1：安装系统工具

Bash

步骤2：安装CAN工具和配置

Bash

步骤3：克隆并安装PIPER SDK

Bash

步骤4：克隆项目存储库

Bash

记录你的第一个轨迹

记录工作流程

第一步：充电

•接通PIPER臂的电源

•将USB-to-CAN模块连接到您的计算机

第二步：启动录音程序

Bash

第三步：进入教学模式

短按教学按钮

•手臂进入教学模式(关节可以自由移动)

第四步：记录动作

•准备好后在终端按回车键

•手动引导手臂通过你想要的轨迹

•该程序实时记录位置变化

第五步：退出教学

•再次短按教学按钮退出教学模式

•录音自动停止

记录最佳实践

运动规划:

•从一个安全、容易接近的初始位置开始

•避免靠近关节极限的位置

•规划平坦的路径，不要突然改变方向

•考虑运动约束和奇异位置

速度控制:

•保持适度的移动速度以获得一致的数据质量

•在关键位置减速以获得更好的精度

•避免突然加速或减速

•在最后记录之前测试你的轨迹速度

数据质量提示：

•在无振动的稳定条件下记录

•使用平稳、刻意的动作

•包括流程步骤的自然停顿

•目标是10-30秒的记录(根据需要调整record_time参数)

技术深度：记录实现

配置参数

Python

它是如何工作的

位置获取：系统使用get_pos()函数连续读取关节状态和夹持器位置(如果附加)。数据只记录时，手臂的位置变化，大大减少文件大小，同时保持准确性。

时间戳处理：记录位置之间的时间间隔以0.1ms的精度计算。Time () - last_time, 4)。这种平衡提供了机器人控制精度，而不需要过多的存储开销。

数据格式(CSV)：每行包含：[time_interval， joint1, joint2, joint3, joint4, joint5, joint6, gripper_opening]

例子:

完整记录代码

Python

回放你的轨迹

重播工作流

第一步：退出教学模式

•短按教学键退出教学模式

•重要提示：系统将自动执行复位操作，将关节2、3和5带到安全位置(零点)。

第二步：启动重播程序

Bash

第三步：执行重放

•出现提示时按Enter键

•手臂会回放记录的轨迹

•监控控制台输出以获得实时反馈

重播的配置

Python

双级调速

该系统提供两个互补的速度控制：

•硬件级(move_spd_rate_ctrl)：控制机械臂的物理移动速度(10-100%)。确保安全性和机械可靠性。

•软件级(play_speed)：缩放轨迹点之间的时间间隔。不需要重新记录轨迹。

例子:

•play_speed = 0.5：以半速回放(非常适合演示)

•play_speed = 2.0：以双倍速度回放(用于制作周期)

•play_speed = 1.0：以原始录制速度重放

技术深潜：重放实现

安全停止机构

当第一次退出教学模式时，执行一个关键的安全顺序：

Python

为什么是这三个关节?

•关节2(肩部)：控制上臂俯仰和整体稳定性

•关节3(肘部)：控制前臂角度和末端执行器位置

•关节5(手腕)：控制末端方向和夹持器方向

安全角度范围：防止重力坠落、机械碰撞，保证足够的操作空间。

Arm Enable命令功能

Python

完整的重放代码

Python

故障排除指南

问题1：“No Piper Class”错误

错误消息：ModuleNotFoundError：没有名为‘Piper’的模块

原因：SDK版本不正确

解决方案:

Bash

问题2：手臂在回放过程中不会移动

症状：终端显示“模式切换失败”或“手臂无响应”

原因：程序执行过程中按下教学键

解决方案:

•检查教学按钮指示灯是否熄灭

•如果开启，短按教学键退出教学模式

•重新运行回放程序

问题3：连接失败

症状：“CAN连接错误”或“未找到设备”

原因：usb -CAN模块连接异常或检测到多个CAN模块

解决方案:

•确保只连接了一个USB-to-CAN模块

•重新启动CAN接口：

Bash

•如果需要，检查USB权限

高级用法

记录多个轨迹

使用不同的参数集创建单独的录音会话：

Python

生产自动化

对于连续生产周期：

Python

性能优化

减少文件大小和处理时间：

Python

代码存储库

导航到：piper/recordAndPlayTraj/查看所有脚本

本文编译自hackster.io