采用模块化架构简化 ROS2 控制器以实现机器人无关的参考生成
机器人学
2026-01-14 v1
摘要
本文提出了一种新颖的 ROS2 模块化架构，将获取、验证和插值参考所需的逻辑与跟踪这些参考的控制律解耦。该设计包含一个名为参考生成器（Reference Generator）的专用组件，它从外部节点（例如规划器）接收单点或轨迹形式的参考，并通过现有的 ros2_control 链式机制以控制器的采样周期向下位控制器写入单点参考。这种分离消除了控制器中重复的参考处理代码，并提高了在机器人平台间的可复用性。我们实现了两个参考生成器：一个用于处理关节空间参考，另一个用于笛卡尔空间参考，以及一组新的控制器（带重力补偿的 PD 控制器、笛卡尔位姿控制器和导纳控制器），并在模拟和真实的 Universal Robots 与 Franka Emika 机械臂上验证了该方法。结果表明：(i) 在所有测试场景中参考均被可靠跟踪；(ii) 参考生成器减少了链式控制器中重复的参考处理代码，有利于构建和复用复杂的控制器流水线；(iii) 控制器实现仅专注于控制律。
引用
@article{arxiv.2601.08514,
title = {Simplifying ROS2 controllers with a modular architecture for robot-agnostic reference generation},
author = {Davide Risi and Vincenzo Petrone and Antonio Langella and Lorenzo Pagliara and Enrico Ferrentino and Pasquale Chiacchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.08514},
year = {2026}
}
备注
5 pages, 7 figures