参考文：

pr2_mechanism - ROS Wiki

pr2_controller_interface - ROS Wiki

一、 摘要

要学习好ROS-control，先学好PR2。ROS-control的基础是pr2，PR2（Personal Robot 2.简称人形机器人2代)Willow Garage数字2代表第二代机器人是公司设计的机器人平台。本文将在此介绍ROS中的pr2机制及相应的接口开发原理。

PR2(人形机器人2代)有两个手臂，每个手臂有七个关节，手臂末端有一个可以张合的夹爪；PR依靠底部的四个轮子移动，在头部、胸部、肘部、夹爪上分别安装有高分辨率摄像头、激光测距仪、惯性测量单元、触觉传感器等丰富的传感设备。在PR2底部有两台八核电脑作为机器人硬件的控制和通信中心，都安装了Ubuntu和ROS系统。

PR2和ROS有千丝万缕的关系，可以说ROS产生于PR2，也促成了PR2。ROS原本是Willow Garage为复杂的PR2机器人平台设计的软件框架依赖于强大的ROS，PR2可以独立完成各种复杂的任务，如PR可自己开门，找插头给自己充电，打开冰箱取出啤酒，打简单的台球等等。只不过PR目前主要用于学术研究，价格高，能力不能满足商业应用的要求。

可见，PR2是ROS所有的软件代码都依赖于中元老机器人平台ROS，并且全部在ROS为我们学习和应用社区开放源代码ROS资源丰富。

二、Pr几个关键机制

pr2_mechanism 堆栈包括硬实时控制循环中的控制 PR2 机器人基础设施。

如果你想写一个实时控制器和 PR2(或类似)机器人交互，pr2_mechanism 堆栈包含有用的库。这些库包含在以下 ROS 包中：

• pr2_controller_interface: The C 接口实时控制。interface for a realtime controller

• pr2_controller_manager:允许您在实时循环中操作和管理多个控制器的基础设施

• pr2_hardware_interface: The C PR2 硬件接口包括执行器、压力传感器、加速度计、数字输出和投影仪接口。

• pr2_mechanism_model: 基于机器人模型的努力控制 urdf 机器人描述格式。

• pr2_mechanism_msgs: 包括实时控制器、关节和执行器状态在内的实时控制电路通信消息。

• realtime_tools: 实时发布 ROS 主题工具。

三、pr2_controller_interface接口实时控制

该包指定了实时控制器的接口。实现该接口的控制器可由控制器管理器在实时控制循环中执行。这个包基本上包含了所有需要继承的控制器 C 控制器基类。

3.1pr2_controller_interface基类构成

要实现实时控制器，您的控制器需要从 pr2_controller_interface::Controller 基类继承。基类包括

• 初始化、启动、更新和停止四种方法：.
• 还有一种你可以调用的方法:getController。

基类如下：

namespace pr2_controller_interface {   class Controller   {   public:     virtual bool init(pr2_mechanism_model::RobotState *robot,                       ros::NodeHandle &n);     virtual void starting();     virtual void update();     virtual void stopping();      bool getController(const std::string& name,                         int sched,                         ControllerType*& c);   }; }

下图显示了这四种方法的调用顺序(详见下文)。

3.2 初始化接口

init 该方法不实时执行。

 virtual bool init(pr2_mechanism_model::RobotState *robot,                       ros::NodeHandle &n);

加载控制器时会调用 init 初始化控制器的方法。请注意，初始化控制器与启动控制器无关：初始化可在启动控制器前的任何时间完成。 init 该方法有两个参数：

robot：这是对机器人模型的描述 pr2_mechanism_model::RobotState（参见 pr2_mechanism_model）。该模型提供对机器人关节（致动器、编码器等）的访问，并包含机器人机构的运动学/动态描述。

n：这个 ros::NodeHandle 它是控制器的命名空间。在节点句柄的命名空间中，控制器可以从参数服务器读取配置并发布主题。

若初始化成功，init 方法将返回。如果初始化失败，控制器将被控制 pr2_controller_manager 卸载。确保始终使用 ROS_ERROR("explanation");通知用户您的控制器未能初始化的原因。控制器只能初始化一次。若要重新初始化控制器，则需先卸载，再重新加载。

3.3 启动控制器

硬实时执行启动方法。

virtual void starting();

每次启动控制器时，控制器管理器都会调用启动方法。启动在与第一次更新调用相同的循环中执行，在此更新调用之前。

第一次调用 update 之前，starting 方法初始化控制器。控制器管理器可以在不卸载/加载控制器的情况下重新启动控制器。

3.4 更新控制器

硬实时执行更新方法。

virtual void update();

每个控制器的更新方法由 pr2_controller_manager 以 1000 Hz 定期调用频率。这意味着所有控制器组合的执行时间不能超过 1 毫秒。真正的控制工作在更新循环中完成。

3.5 停止控制器

实时执行停止方法。

virtual void stopping();

每次停止控制器时，都会调用一个停止方法。停止在与最后一次更新调用相同的循环中，在此更新调用后。停止方法不返回任何内容，不允许失败。

3.6 请求指向另一个控制器的指针

getController 该方法不实时执行。

bool getController(const std::string& name,                         int sched,                         ControllerType*& c);

getController 该方法允许控制器获得指向另一个控制器的指针。这是用来创建控制器的链，每个控制器实时输出到下一个控制器。该系统是非实时的 ROS 通信的替代品。

getController 接受三种方法数：

• name：一个字符串，其中包含您要获取指针的控制器的名称。
• sched：一个 int (ENUM)，它指定请求的控制器是否应该在您的控制器之前或之后执行。可能的值为 pr2_controller_interface:BEFORE_ME 和 pr2_controller_interface::AFTER_ME。
• c 这是指向您请求的控制器的指针，其类型与请求的控制器的类型相匹配。该类型也是 getController 方法的模板参数。

四、结尾

        以上介绍pr2的controller_interface基类是啥构成，ROS的构建与此类同。事实上，有了以上概念，用户可以自己写控制接口。