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1 功能包说明

该功能包的主要作用为提供 TL 系列机械臂的 ROS2 支持，以下为使用环境。

• 当前支持的机械臂型号：
  • 6 轴系列：TCB605、TCB605F、TCB605L、TCB605LV、TCB605V、TCB610、TCB610V（末端负载 5~10 kg）
  • 7 轴系列：TCB705、TCB705F、TCB705L、TCB705LV、TCB705V、TCB710、TCB710V（末端负载 5~10 kg）
  • 型号命名规则：TCB + 轴数（6/7）+ 负载能力（05=5kg, 10=10kg）+ 后缀（F=力控, L=加长, V=视觉, LV=加长+视觉）
• 控制器版本：2403
• 基于 Ubuntu 版本：22.04
• ROS2 版本：Humble

项目源码Github下载地址：https://github.com/tlibot-cn

2 搭建环境

在使用功能包之前，需要完成以下环境搭建。

2.1 安装 ROS2

请参考 ROS2 官方安装指南进行安装：

ROS2 Humble 安装教程

2.2 编译

将功能包导入工作空间，编译全部功能包：

mkdir -p ~/tl_robot_ws/src
cp -r tl_robot_ros2_cpp/src ~/tl_robot_ws/src
cd ~/tl_robot_ws
colcon build
source install/setup.bash

编译完成后即可进行功能包的运行操作。

3 功能包概览

当前工作空间包含 6 个功能包，每个功能包的作用如下：

tl_robot_ros2_cpp/src/
├── tl_bringup/              # 启动文件
│   ├── launch/              # 一键启动 launch 文件
│   └── doc/
├── tl_description/          # 模型描述
│   ├── config/              # 关节名称配置
│   ├── launch/              # 模型与 TF 发布 launch
│   ├── meshes/              # 14 套 STL 网格文件
│   ├── rviz/                # RViz 配置文件
│   └── urdf/                # 14 套 URDF 模型
├── tl_driver/               # 硬件驱动
│   ├── config/              # 14 套通信参数配置
│   ├── launch/              # 驱动节点 launch
│   ├── lib/                 # NexMotion SWIG 封装
│   └── src/                 # 驱动节点源码
├── tl_gazebo/               # Gazebo 仿真
│   ├── config/
│   └── launch/              # 14 套 Gazebo 仿真 launch
├── tl_moveit2_config/       # MoveIt2 配置
│   ├── tl_tcb605_config/    # 14 套 MoveIt2 配置（每型号一套）
│   ├── tl_tcb605f_config/
│   ├── ...
│   └── tl_tcb710v_config/
├── tl_ros2_interface/       # ROS2 消息与服务接口
    ├── msg/                 # 12 个 msg 定义文件
    └── srv/                 # 41 个 srv 定义文件

3.1 启动 tl_bringup

该功能包为机械臂的节点启动功能包，提供一键启动机械臂驱动和模型发布的 launch 文件。通过组合 tl_driver 和 tl_description 的 launch 文件，实现快速启动。

详细说明请参考TL-机械臂快速启动功能包。

3.2 模型描述 tl_description

该功能包为机械臂模型描述功能包，提供各型号机械臂的 URDF 模型文件和网格文件（STL），并为其他功能包提供机械臂关节间的坐标变换关系。

• 支持 14 种型号的 URDF 模型
• 包含碰撞检测网格和可视化网格
• 提供 RViz 配置文件
• 支持通过 robot_state_publisher 发布 TF 变换

详细说明请参考TL-机械臂模型功能包。

3.3 硬件驱动 tl_driver

该功能包为机械臂的 ROS2 底层驱动功能包，通过 TCP/IP 协议与机械臂控制器通信，实现以下功能：

• 发布的话题：

  • /joint_states（sensor_msgs/JointState）：关节状态
  • /tcp_pose（CartesianPose）：末端位姿
  • /arm_status（ArmStatus）：机械臂运行状态

• 提供的服务：

  • 连接/断开：/tl_driver/connect_arm、/tl_driver/disconnect_arm
  • 电源控制：/tl_driver/power_on、/tl_driver/power_off
  • 速度控制：/tl_driver/set_speed、/tl_driver/get_speed
  • 点动控制：/tl_driver/start_jogging、/tl_driver/stop_jogging
  • 状态查询：/tl_driver/get_robot_state、/tl_driver/get_joint_temperature、/tl_driver/get_joint_voltage、/tl_driver/get_motor_current
  • 坐标系设置：/tl_driver/set_tool_param、/tl_driver/set_user_coord
  • Modbus 通信：/tl_driver/modbus_write、/tl_driver/modbus_read
  • 轨迹录制与回放：/tl_driver/track_save、/tl_driver/track_playback
  • 队列运动：/tl_driver/queue_motion_movej、/tl_driver/queue_motion_set_status
  • 位姿转换：/tl_driver/get_quat2rpy、/tl_driver/get_rpy2quat 等

驱动基于 NexMotion SDK 的 Python 封装（SWIG），通过 TCP 连接控制器（默认 IP：192.168.1.13，端口：6001）。

详细说明请参考TL-机械臂驱动功能包。

3.4 Gazebo 仿真 tl_gazebo

该功能包为 Gazebo 仿真机械臂功能包，主要功能为在 Gazebo 仿真环境中加载机械臂模型，并可通过 MoveIt2 对仿真的机械臂进行规划控制。

详细说明请参考TL-Gazebo仿真功能包。

3.5 MoveIt2 配置 tl_moveit2_config

该功能包为机械臂的 MoveIt2 适配功能包，为各系列机械臂提供运动规划控制功能，包括虚拟机械臂控制和真实机械臂控制两部分。

• 运动学求解器：KDL
• 包含 14 套独立配置（每个型号一套）
• 提供关节限位、初始位姿、控制器配置等
• 支持 RViz 可视化规划

详细说明请参考TL-Moveit2功能包。

3.6 ROS消息接口 tl_ros2_interface

该功能包为 TL 系列机械臂在 ROS2 框架下提供消息（msg）和服务（srv）接口定义，供上层驱动或应用调用。包含以下内容：

• 消息（msg）：ArmStatus、CartesianPose、JobFileName、JobInsertMove、ModbusMasterParam、ModbusRTUParam、ModbusTCPParam、MoveCommand、ObjectInfo、RobotDHParam、RobotJointParam、ToolParam
• 服务（srv）：坐标转换、作业文件管理、DH 参数读写、关节参数查询与设置、位姿转换、Modbus 读写、点动控制、队列运动、轨迹录制与回放等 41 个服务接口

详细说明请参考TL-消息接口功能包。

4 功能运行

4.1 运行真实机械臂

使用如下指令可以启动机械臂硬件驱动，连接真实机械臂：

source ~/tl_robot_ws/install/setup.bash
ros2 launch tl_bringup tl_tcb605_bringup.launch.py

<arm_type> 需要使用实际机械臂型号替换，可选项为：

• 6 轴系列：tcb605、tcb605f、tcb605l、tcb605lv、tcb605v、tcb610、tcb610v
• 7 轴系列：tcb705、tcb705f、tcb705l、tcb705lv、tcb705v、tcb710、tcb710v

修改通信参数：

若机械臂 IP 地址被修改，需要修改 tl_driver/config/ 下对应型号的 YAML 配置文件：

tl_driver:
  ros__parameters:
    arm_ip: "192.168.1.13"            # TCP连接IP
    arm_port: "6001"                  # TCP连接端口
    arm_port_aux: "7000"              # 辅助端口
    arm_type: "TCB605"                # 机械臂型号
    arm_joints: ["joint1", "joint2", "joint3", "joint4", "joint5", "joint6"]

4.2 运行 MoveIt2 + RViz 虚拟控制

使用如下指令启动 MoveIt2 虚拟机械臂控制（不连接真实硬件）：

source ~/tl_robot_ws/install/setup.bash
ros2 launch tl_tcb605_config demo.launch.py

将 tl_tcb605_config 替换为对应型号的配置包名称，例如 tl_tcb710_config、tl_tcb705_config 等。

4.3 运行 Gazebo 仿真机械臂

使用如下指令启动 Gazebo 仿真，并可通过 MoveIt2 进行规划控制：

source ~/tl_robot_ws/install/setup.bash
ros2 launch tl_gazebo gazebo_tcb605_demo.launch.py

5 安全注意事项

• 每次使用前检查机械臂安装情况，包括固定螺丝是否松动
• 机械臂运行过程中，人员不可处于机械臂工作范围内
• 不使用时将机械臂置于安全位置并断开电源