Moveit Servo与真实Franka Panda机器人配合时的抖动问题分析与解决方案

问题背景

在使用Moveit Servo控制真实Franka Panda机器人时，开发者遇到了机器人关节严重抖动的问题。这种抖动现象使得机器人无法正常使用，而在使用Moveit的其他功能（如发送位姿或设置关节位置）时，机器人表现正常。

问题分析

通过深入分析，我们发现抖动问题主要与以下几个方面有关：

1. 控制器类型选择：最初使用的是位置控制器，这种开环控制方式在实时性要求高的Servo控制中容易产生抖动。

2. 控制参数配置：尝试调整了多个参数如publish_period和low_pass_filter_coeff，但效果有限。

3. 硬件连接：系统运行在直接连接Panda机器人的实时PC上，排除了网络延迟等因素。

解决方案

经过多次测试，我们确定了以下有效解决方案：

1. 改用速度或力矩控制器

将ROS控制器从位置控制器切换为速度控制器或力矩控制器可以显著改善抖动问题。这是因为：

• 速度控制器和力矩控制器采用闭环控制，能够更好地处理实时控制指令
• 这些控制器对高频指令的响应更加平滑

配置示例：

velocity_joint_controller:
  type: velocity_controllers/JointGroupVelocityController
  joints:
    - panda_joint1
    - panda_joint2
    - panda_joint3
    - panda_joint4
    - panda_joint5
    - panda_joint6
    - panda_joint7

2. 正确的Servo配置

根据使用的控制器类型，需要相应调整Moveit Servo的配置：

对于速度控制器：

command_out_type: std_msgs/Float64MultiArray
publish_joint_positions: false
publish_joint_velocities: true

对于力矩控制器：

command_out_type: std_msgs/Float64MultiArray
publish_joint_positions: true
publish_joint_velocities: false

3. 控制器选择建议

在实际应用中，我们发现：

• 速度控制器在大多数情况下表现良好，稳定性高
• 力矩控制器在负载变化时可能需要调整增益参数
• 对于抓取等涉及外力作用的场景，速度控制器通常更为可靠

实施建议

1. 首先确认机器人硬件连接正常，基础控制功能完好
2. 选择合适的控制器类型（推荐优先尝试速度控制器）
3. 仔细配置Moveit Servo参数，确保与控制器类型匹配
4. 进行小范围测试，逐步扩大运动范围
5. 必要时调整控制器的增益参数以获得最佳性能

总结

通过改用闭环控制方式的速度或力矩控制器，并正确配置Moveit Servo参数，可以有效解决Franka Panda机器人在Servo控制模式下的抖动问题。这一解决方案不仅提高了控制稳定性，也为类似机器人系统的实时控制提供了参考。