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ROS/ROS2 pour la robotique industrielle — architecture, packages, bridge PLC, MoveIt, navigation2, industrial_core
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| name | ros-industrial |
| description | ROS/ROS2 pour la robotique industrielle — architecture, packages, bridge PLC, MoveIt, navigation2, industrial_core |
Quand l'utilisateur demande de programmer un robot sous ROS/ROS2, intégrer ROS avec un automate industriel, configurer MoveIt pour un bras, ou déployer un système ROS sur cible industrielle (ROS-Industrial).
| Aspect | ROS1 | ROS2 |
|---|---|---|
| Communication | TCPROS/UDPROS | DDS (FastDDS/cycloneDDS) |
| Découverte | Master centralisé | DDS Discovery (distribué) |
| QoS | Aucune | Fiabilité, durabilité, historic |
| Temps réel | Non | Oui (executor) |
| Sécurité | Non | SROS2 (auth, encrypt) |
| Multi-robot | Limitée | Native |
- rclcpp / rclpy → Client libraries C++/Python
- nodes → Processus autonomes
- topics → Pub/sub asynchrone
- services → Requête/réponse synchrone
- actions → Appel asynchrone longue durée
- parameters → Configuration dynamique
- lifecycle nodes → États managés (unconfigured→inactive→active→finalized)
- TF2 → Arbre de transformations (frames)
- URDF → Description unifiée du robot (XML)
- controllers → Control loops (ros2_control)
- launch → Lancement multi-nœuds (Python/XML/YAML)
# Découverte et diagnostic
ros2 node list
ros2 topic list
ros2 service list
ros2 param list
ros2 action list
# Inspection
ros2 topic echo /topic_name
ros2 topic hz /topic_name
ros2 topic bw /topic_name
ros2 node info /node_name
ros2 interface show std_msgs/msg/String
# TF2
ros2 run tf2_tools view_frames
ros2 run tf2_echo parent_frame child_frame
# Lancement
ros2 launch package_name launch_file.py
ros2 run package_name executable
# RQT (GUI Qt4/5 pour ROS)
rqt_graph # Graphe des nœuds/topics
rqt_plot # Tracé de données en temps réel
rqt_console # Filtrage des logs
rqt_bag # Visualisation des bags
rqt_tf_tree # Arbre des frames TF2
# rosbag
ros2 bag record -a -o session.bag
ros2 bag info session.bag
ros2 bag play session.bag
# RViz — visualisation 3D des capteurs/robot
rviz2
| Package | Rôle |
|---|---|
industrial_core | Nœud simple_message, interface robot ↔ contrôleur |
industrial_robot_client | Client générique pour robots industriels |
industrial_robot_status_interface | État standardisé du robot |
industrial_deprecated | Compatibilité ascendante |
industrial_trajectory_filters | Lissage/trappage des trajectoires |
industrial_utils | Utilitaires (paramètres, conversions) |
motoman_driver | Drivers Yaskawa/Motoman |
fanuc_driver | Drivers Fanuc |
abb_driver | Drivers ABB |
kuka_driver | Drivers KUKA RSI |
universal_robot | Drivers UR |
Header (7 octets):
- prefix (4 bytes): 0x1234
- msg_type (1 byte): 10=JOINT_TRAJ_PT, 20=CARTESIAN_TRAJ_PT, ...
- comm_type (1 byte): 1=TOPIC, 2=SERVICE, 3=INFORM
- reply_code (1 byte): 0=SUCCESS, 1=ERROR
Pallettisation des points de trajectoire :
JointTrajPt → position[] + velocity[] + duration + sequence
move_group node
├── Planning Scene (monde + robot)
│ ├── RobotModel (URDF/SRDF)
│ └── PlanningSceneMonitor (octomap, perception)
├── Motion Planners
│ ├── OMPL (PRM, RRT, EST, LazyPRM, ...)
│ ├── Pilz Industrial Planner (PTP, LIN, CIRC)
│ ├── STOMP
│ └── CHOMP
├── Kinematics
│ ├── KDL (défaut)
│ ├── TRAC-IK (plus robuste)
│ ├── IKFast (analytique, pré-généré)
│ └── bio_ik (optimisation multi-objectif)
├── Collision Checking
│ ├── FCL (défaut)
│ └── Self-collision (dummy links)
└── Trajectory Processing
├── Time parameterization (trapezoidal, cubic)
├── Iterative spline parameterization
└── Cartesian interpolation
<!-- URDF: modèle cinématique -->
<link name="shoulder_link">
<visual><geometry><mesh filename="shoulder.stl"/></geometry></visual>
<collision><geometry><mesh filename="shoulder.stl"/></geometry></collision>
</link>
<joint name="shoulder_pan_joint" type="revolute">
<parent link="base_link"/>
<child link="shoulder_link"/>
<origin xyz="0 0 0.1" rpy="0 0 0"/>
<axis xyz="0 0 1"/>
<limit lower="-3.14" upper="3.14" effort="330" =/>
#include <moveit/move_group_interface/move_group_interface.h>
#include <moveit/planning_scene_interface/planning_scene_interface.h>
// Initialisation
moveit::planning_interface::MoveGroupInterface move_group("manipulator");
moveit::planning_interface::PlanningSceneInterface planning_scene;
// Mouvement articulaire (joint space)
std::vector<double> joint_target = {0.0, -1.57, 1.57, 0.0, 0.0, 0.0};
move_group.setJointValueTarget(joint_target);
moveit::planning_interface::MoveGroupInterface::Plan plan;
bool success = (move_group.plan(plan) == moveit::core::MoveItErrorCode::SUCCESS);
move_group.execute(plan);
// Mouvement cartésien (task space)
geometry_msgs::msg::Pose target_pose;
target_pose.orientation.w = 1.0;
target_pose.position.x = 0.5;
target_pose.position.y = 0.2;
target_pose.position.z = 0.3;
move_group.setPoseTarget(target_pose);
success = (move_group.plan(plan) == moveit::core::MoveItErrorCode::SUCCESS);
// Trajectoire cartésienne avec interpolation
std::vector<geometry_msgs::msg::Pose> waypoints;
waypoints.push_back(start_pose);
waypoints.push_back(mid_pose);
waypoints.push_back(end_pose);
moveit_msgs::msg::RobotTrajectory trajectory;
double eef_step = 0.01; // résolution cartésienne (m)
double jump_threshold = 0.0; // désactiver le saut (préférer eef_step)
fraction = move_group.(waypoints, eef_step, jump_threshold, trajectory);
moveit_msgs::msg::CollisionObject collision_object;
collision_object.header.frame_id = ;
collision_object.id = ;
shape_msgs::msg::SolidPrimitive primitive;
primitive.type = primitive.BOX;
primitive.dimensions = {, , };
geometry_msgs::msg::Pose pose;
pose.orientation.w = ;
pose.position.x = ;
pose.position.y = ;
pose.position.z = ;
collision_object.primitives.(primitive);
collision_object.primitive_poses.(pose);
collision_object.operation = collision_object.ADD;
std::vector<moveit_msgs::msg::CollisionObject> objects = {collision_object};
planning_scene.(objects);
SLAM (slam_toolbox / cartographer)
→ Map (occupancy grid)
→ Global Planner (NavFn, Smac Planner, A*)
→ Path
→ Local Planner (DWB, MPPI, TEB)
→ Velocity Commands (Twist)
→ Diff/Omni drive controller
# navigation.yaml
planner_server:
ros__parameters:
planner_plugins: ["GridBased"]
GridBased:
plugin: "nav2_navfn_planner/NavfnPlanner"
tolerance: 0.5
use_astar: true
controller_server:
ros__parameters:
controller_plugins: ["FollowPath"]
FollowPath:
plugin: "nav2_regulated_pure_pursuit_controller/RegulatedPurePursuitController"
desired_linear_vel: 0.3
max_linear_accel: 2.5
lookahead_dist: 1.0
use_velocity_scaled_lookahead: true
min_approach_linear_velocity: 0.05
local_costmap:
local_costmap:
ros__parameters:
robot_radius: 0.3
inflation_radius: 0.5
resolution: 0.05
map_type: costmap
observation_sources: laser_scan_sensor
laser_scan_sensor:
topic: /scan
max_obstacle_height: 2.0
clearing: true
marking:
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import Float64, Bool
from pymodbus.client import ModbusTcpClient
class ModbusROSBridge(Node):
def __init__(self):
super().__init__('modbus_ros_bridge')
self.client = ModbusTcpClient('192.168.1.100', port=502)
self.client.connect()
# Publisher capteurs PLC → ROS
self.pub_temp = self.create_publisher(Float64, '/plc/temperature', 10)
self.pub_status = self.create_publisher(Bool, '/plc/motor_running', 10)
# Timer de lecture
self.timer = self.create_timer(0.1, self.read_plc)
# Subscriber ROS → PLC
self.sub_setpoint = self.create_subscription(
Float64, '/plc/setpoint', self.write_setpoint, 10)
def read_plc(self):
temp = self.client.read_holding_registers(100, 1)
temp.isError():
.get_logger().error()
msg = Float64()
msg.data = temp.registers[] /
.pub_temp.publish(msg)
():
scaled = (msg.data * )
.client.write_register(, scaled)
# Compilation bridge OPC UA ↔ ROS
ros2 run ros2_opc_ua opcua_bridge_exe
# lit les variables OPC UA → les publie en topics ROS2
# écrit les topics ROS2 → les écrit en variables OPC UA
ethercat_manager pour ROS2import rclpy
from industrial_robot_client.joint_trajectory_streamer import JointTrajectoryStreamer
rclpy.init()
streamer = JointTrajectoryStreamer()
# Envoi de la trajectoire articulaire au contrôleur Fanuc
points = [
JointTrajectoryPoint(positions=[0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0],
velocities=[0.0]*6,
time_from_start=Duration(seconds=2)),
JointTrajectoryPoint(positions=[0.5, -0.3, 0.8, 0.0, 0.2, 0.0],
velocities=[0.0]*6,
time_from_start=Duration(seconds=4)),
]
streamer.send_joint_trajectory(points)
rclpy.spin(streamer)
ros2 run sans un workspace source : utiliser colcon build --symlink-install et source install/setup.bash.ROS_DOMAIN_ID (même ID) et RMW_IMPLEMENTATION (même implémentation DDS). Test : ros2 run demo_nodes_cpp talker / listener.map→odom→base_link→.... Utiliser view_frames pour diagnostiquer les trous.isolcpus=1-3 kernel param), utiliser realtime_cmake + rclcpp::Executor::add_node sur thread dédié, éviter les callbacks bloquants.-a (all topics) si seuls quelques topics sont nécessaires. Préférer --topics /tf /joint_states pour réduire la taille des fichiers.