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+5 -1
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@@ -205,6 +205,7 @@
* 类型标注方式。
* 注释风格。
* 测试组织方式。
* 新生成的 Markdown`.md`)文档统一使用中文撰写。
如果项目已有 lint、format 或 test 命令,优先使用项目已有命令,不要擅自更换工具链。
@@ -229,7 +230,10 @@
除非用户明确要求,否则不要自动提交、推送或修改远程仓库。
使用 Superpowers 执行计划时,允许 subagent 按相关 skill 创建和使用独立 worktree 及其配套本地分支;其他情况下,除非用户明确要求,不要自动创建分支。
使用 Superpowers 执行任务时,允许按相关 skill 工作流创建本地 Git 提交;
禁止执行 `git push`、合并本地分支、合并 PR 或其他远程写操作。相关 skill
如需独立 worktree 或配套本地分支,可以创建,但不得将其合并到其他分支。
其他情况下,除非用户明确要求,不要自动创建分支。
如果用户要求生成提交信息,提交信息应:
+64 -55
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@@ -24,7 +24,7 @@ PICO/XR 双手柄 UDP JSON
- Placo 0.9.4 RM75 QP 逆解;收到首帧有效关节反馈后才启用,求解失败时保留上一组有效关节目标。
- 真机模式下,点击对应手柄 `trigger` 可切换并保持对应夹爪开/关状态。
- Tkinter 启动面板 `launcher_ui.py`,用于现场快速启动、监控 topic、检查环境和清理进程。
- 自定义 PICO 4 Ultra UDP Sender Unity 工程,负责发送左右手柄 pose、`grip``trigger` 和 pose 诊断字段
- XRoboToolkit bridge 读取左右手柄 pose、Grip、Trigger、摇杆和主副按键
暂未完成:
@@ -37,17 +37,8 @@ PICO/XR 双手柄 UDP JSON
```text
src/
├── README.md # 项目主文档
├── CODEX.md # Codex/Claude Code 项目工作流和安全规则
├── docs/
│ └── pico_udp_sender_ubuntu22_setup.md # Ubuntu 22.04 下 PICO UDP Sender 配置教程
├── unity/
│ ├── XR_RM_PICO_UDP_Sender/ # PICO 4 Ultra UDP Sender Unity 工程
│ │ ├── Assets/Editor/ # Android/PICO 设置与 APK 构建菜单
│ │ ├── Assets/Scripts/ # UDP sender、配置面板、KeepAwake
│ │ ├── Assets/Resources/ # PICO 资源与 Roboto TMP 字体
│ │ ├── Packages/ # Unity package manifest
│ │ └── ProjectSettings/
│ └── PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0/
├── AGENTS.md # Codex 项目工作流和安全规则
├── docs/superpowers/ # Superpowers 设计与实施计划
├── xr_rm_bringup/
│ ├── config/
│ │ ├── dual_arm_rm75.yaml # 双臂配置:left_arm_teleop 与 right_arm_teleop
@@ -62,12 +53,15 @@ src/
├── xr_rm_input/
│ ├── launch/
│ │ └── udp_receiver.launch.py # 低层 UDP 接收测试入口
│ ├── test/
│ │ └── test_controller_fields.py
│ └── xr_rm_input/
│ ├── udp_controller_receiver.py
│ ├── xrobotoolkit_to_udp_bridge.py
│ └── sample_udp_sender.py # 本机扫轴/正弦模拟手柄 UDP 数据
├── xr_rm_interfaces/
│ └── msg/
│ └── XrController.msg # hand/grip/trigger/pose
│ └── XrController.msg # 手柄状态与位姿
└── xr_rm_teleop/
├── models/
│ ├── rm75/ # 旧 RM75 模型资源(launch 不再选用)
@@ -81,6 +75,12 @@ src/
`single_arm_velocity_teleop` 这个名字保留是有意的:双臂模式不是一个大节点直接控制两台机械臂,而是启动两个相同的单臂控制节点,分别命名为 `left_arm_teleop``right_arm_teleop`
## Superpowers Git 约束
使用 Superpowers 执行任务时,只允许按 skill 工作流创建本地 Git 提交。
禁止执行 `git push`、合并本地分支、合并 PR 或其他远程写操作。skill 如需
独立 worktree 或配套本地分支,可以创建,但不得将其合并到其他分支。
## 环境准备
在工作空间根目录,也就是包含 `src/` 的目录执行:
@@ -268,15 +268,14 @@ ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=both use_mock:=false
- 当前三份 YAML 默认均使用 `follow: false` 完成安全基线验证;确认关节加速度与反馈稳定后,再单独测试高跟随。
- `initial_joint_pose`:mock 的初始关节反馈,以及显式开启初始化移动时的真机初始关节角。
当前 `/xr/*_controller` Project 坐标约定
当前 `/xr/*_controller`坐标处理
- Project`+X` 向右,`+Y` 向上,`+Z` 向后
- Unity APK 的 `Project (+Z back)` 会把 PXR `pxr_predict` 原始坐标转换为 `project.x=native.z``project.y=native.y``project.z=-native.x`
- `Source raw` 模式保留原始 pose source 坐标,只用于现场对照。
- XRoboToolkit bridge 原样转发 SDK 的手柄位置和四元数,不额外转换坐标轴
- receiver 默认按 `xyzw` 解析四元数,也可通过 `quat_order:=wxyz` 切换
- 左臂映射:机器人位移增量 = `[-手柄y, 手柄z, -手柄x]`
- 右臂映射:机器人位移增量 = `[手柄y, 手柄z, 手柄x]`
如果 `/xr/*_controller.pose.position` 已符合 Project 坐标,但某个机械臂方向相反,只改对应臂的 `xr_to_robot_matrix` 符号,不要同时改多个控制参数。
如果某个机械臂方向相反,只改对应臂的 `xr_to_robot_matrix` 符号,不要同时改多个控制参数。
## 末端工具开合
@@ -296,7 +295,7 @@ ros2 topic pub --once /xr_rm/right_rm75/tool_enable std_msgs/msg/Bool "{data: fa
## UDP 数据格式
当前 Unity APK 每个周期发送一个双手柄 JSON 包:
当前 XRoboToolkit bridge 每个周期发送一个双手柄 JSON 包:
```json
{
@@ -306,42 +305,32 @@ ros2 topic pub --once /xr_rm/right_rm75/tool_enable std_msgs/msg/Bool "{data: fa
"frame_id": "xr_world",
"controllers": {
"left": {
"hand": "left",
"grip": true,
"trigger": 0.0,
"axis": [0.2, -0.4],
"buttons": {
"primary": true,
"secondary": false
},
"pos": [-0.12, 1.05, 0.30],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": true,
"pose_source": "pxr_predict",
"tracking_state": 3,
"controller_status": 2,
"grip_value": 1.0,
"axis": [0.0, 0.0],
"buttons": {
"grip": true,
"primary": false,
"secondary": false,
"menu": false,
"axis_click": false
}
"pose_source": "xrobotoolkit"
},
"right": {
"hand": "right",
"grip": true,
"trigger": 0.4,
"trigger": 1.0,
"axis": [-0.1, 0.3],
"buttons": {
"primary": false,
"secondary": true
},
"pos": [0.12, 1.05, 0.30],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": true,
"pose_source": "unity_xr",
"tracking_state": 3,
"controller_status": -1,
"grip_value": 0.8,
"axis": [0.0, 0.0],
"buttons": {
"grip": true,
"primary": false,
"secondary": false,
"menu": false,
"axis_click": false
}
"pose_source": "xrobotoolkit"
}
}
}
@@ -349,21 +338,40 @@ ros2 topic pub --once /xr_rm/right_rm75/tool_enable std_msgs/msg/Bool "{data: fa
字段说明:
- `t` / `source_time`Unity 端 `Time.realtimeSinceStartupAsDouble`,用于后续延迟分析
- `seq`Unity 端递增包序号,用于后续丢包分析
- `t` / `source_time`bridge 的 PC 单调时间,用于诊断发送周期
- `seq`bridge 递增的 UDP 包序号,bridge 重启后重新计数
- `frame_id`:默认 `xr_world`,会写入 `XrController.header.frame_id`
- `grip`:运动使能。`true` 时进入相对位姿控制,`false` 时停止。
- `trigger`扳机值,范围 `0.0-1.0`。真机模式下跨过 `0.95`上升沿切换对应夹爪开/关状态。
- `trigger`经过 bridge 滞回处理的 `0.0/1.0` 值;上升沿切换对应夹爪状态。
- `axis`:摇杆 `[x, y]`,每个分量限制在 `-1.0``1.0`
- `buttons.primary`:左手 X 键或右手 A 键。
- `buttons.secondary`:左手 Y 键或右手 B 键。
- `pos`:手柄位置,长度 3。
- `quat`:手柄姿态四元数,默认按 `xyzw` 解析;遥操作节点会用 grip 锁定后的相对旋转控制 TCP 姿态
- `pose_valid`:姿态是否可信。ROS 接收端看到 `false` 强制 `grip=false`
- `pose_source``pxr_predict``unity_xr``xrobotoolkit``none`,用于判断姿态来自 PICO 预测接口、Unity XR fallback 还是官方 XRoboToolkit SDK bridge
- `tracking_state` / `controller_status`Unity/PICO 侧追踪诊断值,只用于日志和排查。
- `grip_value``axis``buttons`:PICO 端输入诊断字段,当前不会写入 `XrController` 消息。
- `quat`:手柄姿态四元数,默认按 `xyzw` 解析。
- `pose_valid`:姿态是否可信`false` 时接收端强制 `grip=false`
- `pose_source`当前 bridge 使用 `xrobotoolkit`
`udp_controller_receiver` 仍兼容调试用的单手柄包:可以直接发送带 `hand``pos``quat` 的 JSON object,也可以用 `controllers` list、顶层 `left/right``pose.position``position``p``q` 等常见字段。四元数默认按 `xyzw` 解析,也可通过 `quat_order:=wxyz` 切换。
`axis``buttons.primary``buttons.secondary` 会进入 `XrController`;旧 UDP
包缺少这些字段时分别回退为 `[0,0]``false``false`
PICO 4 Ultra 在 Ubuntu 22.04 下配置 Unity、构建 APK、安装到头显并向 ROS2 主机发送 UDP 的详细步骤见 [docs/pico_udp_sender_ubuntu22_setup.md](docs/pico_udp_sender_ubuntu22_setup.md)。
接收端发布的消息格式为:
```text
std_msgs/Header header
string hand
bool grip
float32 trigger
bool primary
bool secondary
float32[2] axis
geometry_msgs/Pose pose
```
`udp_controller_receiver` 仍兼容调试用的单手柄包:可以直接发送带 `hand``pos`
`quat` 的 JSON object,也可以用 `controllers` list、顶层 `left/right`
`pose.position``position``p``q` 等常见字段。
## 官方 XRoboToolkit bridge
@@ -466,7 +474,8 @@ Controller topic 没有数据:
- 确认 UDP 发送端目标 IP 是运行 ROS2 的主机 IP。
- 确认端口是 `15000`,或 launch 与发送端端口一致。
-`sample_udp_sender` 在本机验证接收链路。
- 如果 Unity HUD 显示某个手柄 `invalid none`ROS 侧会把该手柄 `grip` 强制置为 `false`
- 确认 `xrobotoolkit_to_udp_bridge` 没有持续打印 SDK read failedSDK
读取失败时 bridge 会发送 `pose_valid=false` 的停止包。
机械臂不动:
@@ -0,0 +1,964 @@
# RM75 关节反馈与故障恢复实施计划
> **执行要求:** 使用 `superpowers:executing-plans` 按任务逐项实施。只有用户明确授权 subagent 后,才允许使用 `superpowers:subagent-driven-development`、独立 worktree 或本地分支。所有步骤使用复选框跟踪。
**目标:** 启动时用 `rm_get_joint_degree()` 初始化 RM75 QP;运行时以 UDP `joint_position` 作为实际反馈;短暂丢包时保持最后安全目标;持续丢包或 CANFD 错误时安全同步、停止或等待人工重新使能。
**实现方式:** 继续复用现有唯一 `RealManAdapter` 连接,只增加一个同步读取关节角的方法。恢复决策仍放在 `SingleArmVelocityTeleop`,用少量布尔状态复用现有 slow-stop、Grip 重新使能和关节限速逻辑,不新增状态机类、线程、连接或依赖。
**技术栈:** Python 3.10、ROS2 Humble `rclpy`、睿尔曼 Python API2、Placo、pytest、ament/colcon。
**设计文档:** `docs/superpowers/specs/2026-07-29-rm75-feedback-recovery-design.md`
**厂商接口依据:**
- `rm_get_joint_degree() -> tuple[int, list[float]]`<https://develop.realman-robotics.com/robot/apipython/classes/armState/>
- `rm_movej_canfd(..., follow=False, ...)` 为低跟随:<https://develop.realman-robotics.com/robot/apipython/classes/movePlan/>
## 仓库约束
- 所有构建、测试和启动命令均在工作空间根目录 `/home/robot/WS_xr` 执行。
- 所有 Git 命令均在仓库根目录 `/home/robot/WS_xr/src` 执行。
- 每次 ROS2 构建、测试或启动前先执行 `source /opt/ros/humble/setup.bash`
- 不自动提交、推送、创建分支或 worktree;只有用户明确要求后才执行。
- 验证只通过 `xr_rm_bringup/launch/arm_debug.launch.py use_mock:=true`
- 不连接真机,不发送真实 CANFD,不移动机械臂,不操作夹爪或末端外设。
- 不修改依赖、锁文件、CI、格式化配置、公开入口和无关代码。
## 文件范围
- 修改 `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py`
- 增加同步关节查询。
- 复用 UDP 与同步查询的角度校验。
- 修改 `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- 启动同步、UDP保持/恢复、CANFD恢复和故障锁存。
- 修改 `src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py`
- 适配器同步查询测试。
- 修改 `src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- 启动、超时、恢复和锁存测试。
- 同步修改:
- `src/xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml`
- `src/xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml`
- `src/xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml`
---
## 任务一:给现有适配器增加同步关节查询
**修改文件:**
- `src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py`
- `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py`
- [x] **步骤1:先写失败测试**
`test_initial_joint_pose.py` 增加:
```python
def test_joint_degree_query_returns_validated_radians() -> None:
class FakeArm:
def rm_get_joint_degree(self):
return 0, [0.0, 10.0, -20.0, 30.0, -40.0, 50.0, -60.0]
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
8080,
0,
"127.0.0.1",
8090,
)
adapter._arm = FakeArm()
snapshot = adapter.read_joint_state()
assert snapshot.positions == pytest.approx(
[math.radians(value) for value in [0, 10, -20, 30, -40, 50, -60]]
)
assert snapshot.read_duration_ms is not None
@pytest.mark.parametrize(
"result",
[
(7, [0.0] * 7),
(0, [0.0] * 6),
(0, [0.0, 0.0, 0.0, math.nan, 0.0, 0.0, 0.0]),
],
)
def test_joint_degree_query_rejects_sdk_errors_and_invalid_values(result) -> None:
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
8080,
0,
"127.0.0.1",
8090,
)
adapter._arm = SimpleNamespace(rm_get_joint_degree=lambda: result)
with pytest.raises((RuntimeError, ValueError)):
adapter.read_joint_state()
def test_mock_joint_query_uses_current_mock_positions() -> None:
adapter = MockRealManAdapter([1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0])
snapshot = adapter.read_joint_state()
assert snapshot.positions == pytest.approx(
[math.radians(value) for value in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]]
)
```
把现有 `test_invalid_udp_feedback_does_not_replace_snapshot` 的最终断言改为:
```python
after = adapter.get_latest_joint_state()
assert after is not None
assert before is not None
assert after.positions == before.positions
assert after.received_at == before.received_at
assert after.motion_ready is False
```
该断言要求无效 UDP 帧保留最后已知角度,但立即禁止这些角度继续参与运动。
- [x] **步骤2:运行测试并确认 RED**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py \
-k 'joint_degree_query or mock_joint_query or invalid_udp_feedback' -v
```
预期:测试失败;原因是适配器还没有 `read_joint_state()`,且无效 UDP 帧仍被标记为可运动。
- [x] **步骤3:实现最小同步查询**
`MockRealManAdapter` 增加:
```python
def read_joint_state(self) -> JointStateSnapshot:
return self.get_latest_joint_state()
```
`RealManAdapter` 增加:
```python
def read_joint_state(self) -> JointStateSnapshot:
self._require_arm()
started_at = time.monotonic()
result = self._arm.rm_get_joint_degree()
finished_at = time.monotonic()
if not isinstance(result, tuple) or len(result) != 2:
raise RuntimeError(
f"rm_get_joint_degree returned invalid result: {result!r}"
)
self._check_return(result, "rm_get_joint_degree")
return JointStateSnapshot(
self._joint_positions_from_degrees(
result[1],
"rm_get_joint_degree",
),
finished_at,
(finished_at - started_at) * 1000.0,
)
@staticmethod
def _joint_positions_from_degrees(
values: Any,
source: str,
) -> list[float]:
try:
degrees = list(values)
except TypeError as exc:
raise ValueError(f"{source} must contain 7 numeric joints") from exc
if len(degrees) != 7 or not all(
isinstance(value, Number) for value in degrees
):
raise ValueError(f"{source} must contain 7 numeric joints")
positions = [math.radians(float(value)) for value in degrees]
if not all(math.isfinite(value) for value in positions):
raise ValueError(f"{source} contains NaN/Inf")
return positions
```
把 UDP 回调中重复的角度转换替换为:
```python
positions = self._joint_positions_from_degrees(
data.joint_status.joint_position,
"RM75 UDP feedback",
)
```
在 UDP 回调的异常分支中,保留最后角度但标记为不可运动:
```python
with self._joint_state_lock:
if self._latest_joint_state is not None:
current = self._latest_joint_state
self._latest_joint_state = JointStateSnapshot(
list(current.positions),
current.received_at,
current.read_duration_ms,
current.update_interval_ms,
False,
)
```
- [x] **步骤4:运行适配器测试并确认 GREEN**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py -v
```
预期:该文件全部测试通过。
- [x] **步骤5:检查本任务差异**
```bash
git diff --check
git diff -- \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py \
xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py
```
预期:只有同步查询、共用角度校验、无效反馈安全标记及对应测试。
---
## 任务二:用启动查询结果初始化 QP 和关节命令历史
**修改文件:**
- `src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- [x] **步骤1:先写启动同步失败测试**
增加:
```python
def test_startup_joint_query_initializes_qp_and_command_history() -> None:
positions = [0.1] * 7
pose = np.eye(4)
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._arm_name = "right_rm75"
teleop._adapter = SimpleNamespace(
read_joint_state=lambda: JointStateSnapshot(
positions,
time.monotonic(),
)
)
teleop._ik_solver = SimpleNamespace(
update_joint_state=lambda joints: pose
)
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
teleop._initialize_joint_state()
assert teleop._latest_joint_positions == positions
assert teleop._last_valid_joint_target == positions
assert teleop._last_joint_command_target == positions
assert teleop._last_joint_command_velocity == [0.0] * 7
assert teleop._last_current_pose is pose
def test_startup_joint_query_failure_closes_adapter() -> None:
class FailingAdapter:
def __init__(self):
self.close_calls = 0
def read_joint_state(self):
raise RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
def close(self):
self.close_calls += 1
errors = []
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._arm_name = "left_rm75"
teleop._adapter = FailingAdapter()
teleop.get_logger = lambda: SimpleNamespace(
error=lambda message: errors.append(message)
)
with pytest.raises(RuntimeError, match="code 7"):
teleop._initialize_joint_state()
assert teleop._adapter.close_calls == 1
assert "left_rm75" in errors[0]
assert "启动关节同步失败" in errors[0]
```
- [x] **步骤2:运行测试并确认 RED**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
-k 'startup_joint_query' -v
```
预期:测试因 `_initialize_joint_state()` 尚不存在而失败。
- [x] **步骤3:增加启动同步**
增加:
```python
def _initialize_joint_state(self) -> None:
try:
self._reset_joint_state(self._adapter.read_joint_state())
except Exception as exc:
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} 启动关节同步失败:{exc}"
)
self._adapter.close()
raise
def _reset_joint_state(
self,
snapshot: JointStateSnapshot,
) -> np.ndarray:
current_pose = self._ik_solver.update_joint_state(snapshot.positions)
positions = list(snapshot.positions)
self._latest_joint_positions = positions
self._last_current_pose = current_pose
self._last_valid_joint_target = list(positions)
self._last_joint_command_target = list(positions)
self._last_joint_command_velocity = [0.0] * 7
return current_pose
```
在现有适配器连接之后、外设初始化之前调用:
```python
self._adapter = self._make_adapter()
self._adapter.connect()
self._initialize_joint_state()
self._setup_tool_control()
```
同步查询结果不得写入 `RealManAdapter._latest_joint_state`;该缓存继续只代表 UDP 反馈。
- [x] **步骤4:运行启动与适配器测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
-k 'startup_joint_query or first_feedback' -v
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py -v
```
预期:所选控制测试和全部适配器测试通过。
- [x] **步骤5:检查本任务差异**
```bash
git diff --check
git diff -- \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py \
xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py
```
预期:启动阶段只增加一次同步读取,并初始化现有 QP/关节命令字段。
---
## 任务三:UDP 短暂超时保持,持续超时重新同步
**修改文件:**
- `src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- [x] **步骤1:先写超时行为测试**
在测试文件增加最小构造器:
```python
def _timeout_teleop(adapter) -> SingleArmVelocityTeleop:
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._adapter = adapter
teleop._arm_name = "right_rm75"
teleop._follow = False
teleop._active = True
teleop._joint_feedback_ready = True
teleop._grip_rearm_required = False
teleop._feedback_resync_attempted = False
teleop._control_fault_latched = False
teleop._last_joint_command_target = [0.1] * 7
teleop._last_joint_command_velocity = [0.0] * 7
teleop._latest_joint_positions = [0.1] * 7
teleop._last_valid_joint_target = [0.1] * 7
teleop._last_current_pose = np.eye(4)
teleop._controller_start = None
teleop._controller_orientation_start = None
teleop._robot_start_transform = None
teleop._filtered_target = None
teleop._filtered_orientation_target = None
teleop._last_sent_target = None
teleop._last_sent_orientation = None
teleop._last_command_time = None
teleop._ik_solver = SimpleNamespace(
update_joint_state=lambda joints: np.eye(4)
)
teleop._stop_sent = False
teleop._feedback_resync_timeout_sec = 0.5
teleop._publish_stop_debug = lambda: None
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
return teleop
```
增加:
```python
def test_missing_or_disabled_joint_snapshot_is_not_motion_ready() -> None:
assert not SingleArmVelocityTeleop._joint_snapshot_is_motion_ready(None)
assert not SingleArmVelocityTeleop._joint_snapshot_is_motion_ready(
JointStateSnapshot(
[0.0] * 7,
time.monotonic(),
motion_ready=False,
)
)
def test_short_udp_timeout_repeats_last_limited_target_without_query() -> None:
sends = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: sends.append(
(list(joints), follow)
),
read_joint_state=lambda: pytest.fail("query must not run"),
stop=lambda: pytest.fail("stop must not run"),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.2)
assert sends == [([0.1] * 7, False)]
assert teleop._last_joint_command_target == [0.1] * 7
assert teleop._grip_rearm_required
def test_short_udp_timeout_without_active_target_stays_stopped() -> None:
stop_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: pytest.fail(
"inactive control must not start CANFD output"
),
read_joint_state=lambda: pytest.fail("query must not run"),
stop=lambda: stop_calls.append(True),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._active = False
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.2)
assert len(stop_calls) == 1
def test_persistent_udp_timeout_queries_once_and_holds_actual_position() -> None:
sends = []
query_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: sends.append(list(joints)),
read_joint_state=lambda: (
query_calls.append(True)
or JointStateSnapshot([0.2] * 7, time.monotonic())
),
stop=lambda: None,
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.5)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.6)
assert len(query_calls) == 1
assert sends == [[0.2] * 7, [0.2] * 7]
assert teleop._last_valid_joint_target == [0.2] * 7
assert teleop._last_joint_command_velocity == [0.0] * 7
def test_persistent_udp_timeout_query_failure_latches_control() -> None:
stop_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: pytest.fail(
"CANFD must stop after query failure"
),
read_joint_state=lambda: (_ for _ in ()).throw(
RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
),
stop=lambda: stop_calls.append(True),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.5)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.6)
assert teleop._control_fault_latched
assert len(stop_calls) == 1
```
删除旧的 `_fresh_joint_state()` 直接测试,并用
`test_short_udp_timeout_without_active_target_stays_stopped` 替换旧的
`test_stale_feedback_stops_before_active_control`
`test_feedback_fault_blocks_grip_until_release` 中补齐:
```python
teleop._control_fault_latched = False
teleop._feedback_resync_attempted = False
```
- [x] **步骤2:运行测试并确认 RED**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
-k 'udp_timeout or joint_snapshot' -v
```
预期:测试因超时处理和锁存状态尚不存在而失败。
- [x] **步骤3:增加参数与最小状态**
参数默认值:
```python
self.declare_parameter("control_rate_hz", 90.0)
self.declare_parameter("command_timeout_sec", 0.12)
self.declare_parameter("feedback_resync_timeout_sec", 0.5)
```
读取并初始化:
```python
self._feedback_resync_timeout_sec = float(
self.get_parameter("feedback_resync_timeout_sec").value
)
self._feedback_resync_attempted = False
self._control_fault_latched = False
```
`_validate_parameters()` 中增加:
```python
if self._feedback_resync_timeout_sec <= self._command_timeout_sec:
raise ValueError(
"feedback_resync_timeout_sec must be greater than command_timeout_sec"
)
```
- [x] **步骤4:增加保持、重新同步和锁存逻辑**
增加:
```python
def _handle_stale_joint_feedback(self, age: float) -> None:
if self._control_fault_latched:
return
self._grip_rearm_required = True
if self._joint_feedback_ready:
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} UDP关节反馈超时,保持最后安全目标。"
)
self._joint_feedback_ready = False
if (
age >= self._feedback_resync_timeout_sec
and not self._feedback_resync_attempted
):
self._feedback_resync_attempted = True
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} UDP关节反馈持续超时,"
"尝试rm_get_joint_degree重新同步。"
)
try:
self._reset_joint_state(self._adapter.read_joint_state())
except Exception as exc:
self._latch_control_fault(
f"UDP关节反馈持续超时且重新同步失败:{exc}"
)
return
self.get_logger().info(
f"{self._arm_name} 已通过rm_get_joint_degree重新同步,"
"继续保持并等待UDP恢复。"
)
if self._active and self._last_joint_command_target is not None:
self._repeat_last_joint_target()
else:
self._safe_stop(reset_active=True)
def _repeat_last_joint_target(self) -> None:
target = self._last_joint_command_target
if target is None:
return
self._adapter.send_joint_target(list(target), self._follow)
self._stop_sent = False
def _latch_control_fault(self, message: str) -> None:
if self._control_fault_latched:
return
self._control_fault_latched = True
self._grip_rearm_required = True
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} 控制故障已锁存:{message}"
)
self._safe_stop(reset_active=True)
```
- [x] **步骤5:在 QP 之前处理反馈状态**
`_control_tick()` 开头用以下逻辑替换现有 `_fresh_joint_state()` 分支:
```python
if self._control_fault_latched:
return
snapshot = self._adapter.get_latest_joint_state()
if not self._joint_snapshot_is_motion_ready(snapshot):
self._grip_rearm_required = True
if self._joint_feedback_ready:
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} 关节反馈无效或机械臂未就绪,机械臂停止。"
)
self._joint_feedback_ready = False
self._safe_stop(reset_active=True)
return
feedback_age = time.monotonic() - snapshot.received_at
if feedback_age < 0.0:
self._grip_rearm_required = True
self._joint_feedback_ready = False
self._safe_stop(reset_active=True)
return
if feedback_age > self._command_timeout_sec:
self._handle_stale_joint_feedback(feedback_age)
return
self._feedback_resync_attempted = False
```
在成功执行 `_sync_joint_feedback(snapshot)` 后,用以下逻辑替换现有首次反馈日志:
```python
if not self._joint_feedback_ready:
if self._grip_rearm_required:
message = (
f"{self._arm_name} UDP关节反馈已恢复,"
"等待Grip松开后重新使能。"
)
else:
message = (
f"{self._arm_name} 已收到首帧有效关节反馈,QP可以启用。"
)
self.get_logger().info(message)
self._joint_feedback_ready = True
```
用以下静态校验替换 `_fresh_joint_state()`
```python
@staticmethod
def _joint_snapshot_is_motion_ready(
snapshot: JointStateSnapshot | None,
) -> bool:
return (
snapshot is not None
and len(snapshot.positions) == 7
and all(math.isfinite(value) for value in snapshot.positions)
and snapshot.motion_ready
)
```
XR手柄消息超时、Grip逻辑、工作空间/圆柱限位、姿态限速和关节限速保持原样。
- [x] **步骤6:运行超时及反馈安全测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
-k 'udp_timeout or feedback_fault or joint_snapshot' -v
```
预期:所选测试通过;短暂超时不调用 QP 和同步查询,机械臂未就绪仍立即停止。
- [x] **步骤7:检查本任务差异**
```bash
git diff --check
git diff --stat
```
预期:没有新增状态机类、线程、依赖、连接或常态轮询。
---
## 任务四:CANFD 错误后停止、查询并等待人工恢复
**修改文件:**
- `src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- `src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- [x] **步骤1:先写 CANFD 恢复测试**
用以下测试替换旧的 `test_joint_send_failure_requests_slow_stop_and_resets_control`
```python
def test_canfd_error_stops_queries_and_requires_grip_rearm() -> None:
class RecoveringAdapter:
def __init__(self):
self.stop_calls = 0
self.read_calls = 0
def send_joint_target(self, joints, follow):
raise RuntimeError("rm_movej_canfd failed with code 9")
def stop(self):
self.stop_calls += 1
def read_joint_state(self):
self.read_calls += 1
return JointStateSnapshot([0.2] * 7, time.monotonic())
teleop = _timeout_teleop(RecoveringAdapter())
teleop._joint_command_max_speed = math.radians(180.0)
teleop._joint_command_max_acceleration = math.radians(300.0)
teleop._dt = 1.0 / 90.0
sent = teleop._send_joint_target([0.3] * 7)
assert not sent
assert teleop._adapter.stop_calls == 1
assert teleop._adapter.read_calls == 1
assert not teleop._control_fault_latched
assert teleop._grip_rearm_required
assert teleop._last_joint_command_target == [0.2] * 7
def test_canfd_error_latches_when_joint_query_also_fails() -> None:
class FailingAdapter:
def __init__(self):
self.stop_calls = 0
def send_joint_target(self, joints, follow):
raise RuntimeError("rm_movej_canfd failed with code 9")
def stop(self):
self.stop_calls += 1
def read_joint_state(self):
raise RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
teleop = _timeout_teleop(FailingAdapter())
teleop._joint_command_max_speed = math.radians(180.0)
teleop._joint_command_max_acceleration = math.radians(300.0)
teleop._dt = 1.0 / 90.0
assert not teleop._send_joint_target([0.3] * 7)
assert teleop._control_fault_latched
assert teleop._adapter.stop_calls == 1
```
- [x] **步骤2:运行测试并确认 RED**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
-k 'canfd_error' -v
```
预期:测试失败;当前发送错误只会 slow-stop,不会查询实际关节角或锁存查询失败。
- [x] **步骤3:增加统一 CANFD 恢复路径**
增加:
```python
def _recover_from_canfd_error(self, send_error: Exception) -> None:
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} rm_movej_canfd发送失败:{send_error}"
)
self._grip_rearm_required = True
self._send_stop_once()
self._safe_stop(reset_active=True)
try:
snapshot = self._adapter.read_joint_state()
self._reset_joint_state(snapshot)
except Exception as query_error:
self._latch_control_fault(
"CANFD错误后关节同步失败:"
f"send={send_error}; query={query_error}"
)
return
self.get_logger().info(
f"{self._arm_name} CANFD错误后已同步实际关节角,"
"等待UDP恢复及Grip重新使能。"
)
```
`_send_joint_target()` 的异常分支替换为:
```python
except Exception as exc:
self._recover_from_canfd_error(exc)
return False
```
让短暂超时重发也走相同错误恢复:
```python
def _repeat_last_joint_target(self) -> None:
target = self._last_joint_command_target
if target is None:
return
try:
self._adapter.send_joint_target(list(target), self._follow)
self._stop_sent = False
except Exception as exc:
self._recover_from_canfd_error(exc)
```
- [x] **步骤4:运行全部关节控制测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py -v
```
预期:全部关节控制测试通过。
- [x] **步骤5:检查日志与差异**
```bash
rg -n "rm_movej_canfd发送失败|控制故障已锁存|rm_get_joint_degree" \
src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop
git diff --check
```
预期:
- CANFD错误和查询错误都包含机械臂名称及失败阶段。
- 锁存分支不会每周期重复打印错误。
- 正常QP输出和超时保持使用同一个CANFD恢复入口。
---
## 任务五:同步90 Hz配置并完成mock验证
**修改文件:**
- `src/xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml`
- `src/xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml`
- `src/xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml`
- [x] **步骤1:只修改请求中的控制参数**
三份配置的每个机械臂条目统一为:
```yaml
control_rate_hz: 90.0
command_timeout_sec: 0.12
feedback_resync_timeout_sec: 0.5
```
保留低跟随:
```yaml
follow: false
```
不得修改:
- 工作空间与圆柱限位。
- TCP线速度、角速度及关节速度/加速度限制。
- `configure_safety_limits: true`
- `move_to_initial_pose_on_connect: false`
- 机械臂IP、端口、初始位姿和末端工具配置。
- 双臂节点名 `left_arm_teleop``right_arm_teleop`
- [x] **步骤2:机械检查三份配置**
```bash
rg -n "control_rate_hz|command_timeout_sec|feedback_resync_timeout_sec|follow:" \
src/xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml \
src/xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml \
src/xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml
```
预期:共四个机械臂配置条目,每个条目均为90.0、0.12、0.5和`follow: false`;三份文件不再出现125.0。
- [x] **步骤3:运行相关测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py -v
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py -v
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py -v
```
预期:三个命令均以0退出且无失败。
- [x] **步骤4:构建ROS2工作空间**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
```
预期:`xr_rm_interfaces``xr_rm_input``xr_rm_teleop``xr_rm_bringup` 构建成功。
- [x] **步骤5:通过统一入口进行mock启动验证**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
if timeout --signal=INT 10s ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py \
arm:=right use_mock:=true udp_port:=15123
then
true
else
launch_status=$?
test "$launch_status" -eq 124
fi
```
预期:
- `udp_controller_receiver``single_arm_velocity_teleop` 正常启动。
- 遥操作节点报告90 Hz、低跟随,并完成mock关节状态初始化。
- 不导入厂商SDK,不建立RealMan连接,不发送CANFD,不移动机械臂,不操作夹爪。
- 10秒后由`timeout`结束;仅该超时允许退出码124。
- [x] **步骤6:最终范围与安全审计**
```bash
git diff --check
git status --short
git diff --stat
git diff -- \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py \
xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py \
xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py \
xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml \
xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml \
xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml
```
逐项确认:
- 没有无关文件或格式化改动。
- 没有提交、推送、分支、worktree、锁文件、CI、格式化规则或依赖变化。
- 没有新增线程、ROS包、launch入口、并发RealMan连接或常态SDK轮询。
- mock模式不导入、不依赖厂商SDK。
- `configure_safety_limits` 默认仍为开启。
- `move_to_initial_pose_on_connect` 默认仍为关闭。
- `left_arm_teleop``right_arm_teleop` 节点名不变。
- 工作空间/圆柱限位、TCP与关节限速、XR命令超时和slow-stop逻辑仍保留。
- 验证期间未连接真机、移动机械臂或操作夹爪。
@@ -0,0 +1,412 @@
# RM75 QP 收敛优化实施计划
> **执行要求:** 使用 `superpowers:executing-plans` 逐项执行。用户未授权
> subagent、独立worktree或本地分支,因此本计划只允许当前会话内联实施。所有
> 步骤使用复选框跟踪。
**目标:** 将当前每周期单步QP改为有界迭代QP,使低跟随RM75在手柄移动10 cm
后约1秒内稳定到位,并消除由近距离台阶目标造成的持续轻微晃动。
**实现方式:** 每个正常控制周期仍先用UDP实际关节角同步Placo,然后在一次
`PlacoIkSolver.solve()`内部最多迭代30次,提前达到1 mm位置误差和0.005 rad
姿态误差即返回。最终关节解继续经过现有90 Hz关节速度与加速度限幅后,以
`follow=false`发送;不增加预测状态、线程、连接、依赖或配置参数。
**技术栈:** Python 3.10、ROS2 Humble、Placo 0.9.4、NumPy、pytest、
ament/colcon。
**设计文档:**
`docs/superpowers/specs/2026-07-29-rm75-qp-convergence-design.md`
---
## 仓库与安全约束
- 构建、测试和启动命令在 `/home/robot/WS_xr` 执行。
- Git命令在 `/home/robot/WS_xr/src` 执行。
- 每次构建、测试或启动前执行 `source /opt/ros/humble/setup.bash`
- 不自动提交、推送、创建分支或worktree。
- 不连接真机,不发送真实CANFD,不移动机械臂,不操作夹爪。
- 只通过 `arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true`进行启动验证。
- 不修改三份机械臂YAML、RealMan适配器、launch、UI、依赖或公开入口。
- 保留工作空间、圆柱、TCP速度、姿态速度、关节速度、关节加速度、反馈超时、
CANFD恢复、Grip重新使能和安全停止逻辑。
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py`
- 增加真实Placo 7 cm目标收敛回归测试。
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py`
- 增加固定上限、提前收敛和逐步安全校验。
不需要修改 `single_arm_velocity_teleop.py`;现有 `_solve_joint_target()` 已负责
QP异常时打印限频警告并保持上一组安全关节目标,现有
`_limit_joint_command_step()` 已负责最终90 Hz真实命令限速。
---
## 任务一:用真实Placo复现单步QP不收敛
**修改文件:**
- `xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py`
- [x] **步骤1:增加测试辅助函数**
在文件顶部增加:
```python
import math
```
在现有URDF结构测试之后增加:
```python
def _rm75_placo_solver() -> tuple[PlacoIkSolver, list[float]]:
pytest.importorskip("placo")
urdf_path = (
Path(__file__).resolve().parents[1]
/ "models"
/ "rm75_omnipicker"
/ "urdf"
/ "RM75-B_OmniPicker_fixed.urdf"
)
joints = [
math.radians(value)
for value in [
-90.14,
3.76,
-86.89,
87.89,
-96.53,
-79.62,
-90.04,
]
]
return PlacoIkSolver(str(urdf_path), 1.0 / 90.0), joints
```
`importorskip()`只让没有Placo的普通系统Python跳过真模型用例;下面的RED/GREEN
命令会显式加入项目现有Placo 0.9.4路径,因此该用例必须实际执行而不能跳过。
- [x] **步骤2:增加7 cm目标收敛测试**
增加:
```python
def test_qp_solve_converges_to_reachable_tcp_target() -> None:
solver, joints = _rm75_placo_solver()
start_pose = solver.update_joint_state(joints)
target_pose = start_pose.copy()
target_pose[0, 3] += 0.07
result = solver.solve(target_pose)
reached_pose = solver.update_joint_state(result)
position_error = np.linalg.norm(
target_pose[:3, 3] - reached_pose[:3, 3]
)
rotation_delta = (
target_pose[:3, :3] @ reached_pose[:3, :3].T
)
orientation_error = math.acos(
float(
np.clip(
(np.trace(rotation_delta) - 1.0) * 0.5,
-1.0,
1.0,
)
)
)
assert position_error <= 1e-3
assert orientation_error <= 5e-3
```
该测试验证一次公开 `solve()` 调用返回当前TCP目标对应的收敛关节解,而不是验证
内部迭代次数。
- [x] **步骤3:运行测试并确认RED**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RM75_PLACO_TEST_PATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages"
PYTHONPATH="${RM75_PLACO_TEST_PATH}:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py::test_qp_solve_converges_to_reachable_tcp_target \
-v
```
预期:测试以位置误差约0.063 m大于0.001 m失败,证明当前单步QP确实不能在一次
调用内给出收敛关节目标。测试不得因导入错误或跳过而结束。
---
## 任务二:实现有界迭代QP
**修改文件:**
- `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py`
- [x] **步骤1:增加固定收敛常量**
把模块说明改为:
```python
"""RM75 的 Placo 0.9.4 有界迭代 QP 逆解。"""
```
在现有常量后增加:
```python
QP_MAX_ITERATIONS = 30
QP_POSITION_TOLERANCE_M = 1e-3
QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD = 5e-3
```
这些值是本次已确认的算法边界,不新增ROS参数。
- [x] **步骤2:增加任务误差读取**
`solve()` 前增加:
```python
def _target_errors(self) -> tuple[float, float]:
position_task = self._frame_task.position()
orientation_task = self._frame_task.orientation()
position_task.update()
orientation_task.update()
return (
float(position_task.error_norm()),
float(orientation_task.error_norm()),
)
```
Placo在 `solve(True)` 后只更新关节状态;先更新机器人运动学,再显式更新两个任务,
确保 `error_norm()`对应当前迭代后的状态而不是前一迭代。
- [x] **步骤3:把单步求解改为最多30次且提前收敛**
用以下实现替换现有 `solve()`
```python
def solve(self, target_tool_pose: np.ndarray) -> list[float]:
if self._actual_joints is None:
raise RuntimeError(
"joint state must be initialized before QP solve"
)
self._frame_task.T_world_frame = _validated_transform(
target_tool_pose
)
result = np.asarray(
self._robot.state.q[RM75_Q_SLICE],
dtype=float,
).copy()
position_error, orientation_error = self._target_errors()
if (
position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
and orientation_error <= QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD
):
return result.tolist()
for _ in range(QP_MAX_ITERATIONS):
previous = result
self._solver.solve(True)
self._robot.update_kinematics()
result = np.asarray(
self._robot.state.q[RM75_Q_SLICE],
dtype=float,
).copy()
self._validate_result(result, previous)
position_error, orientation_error = self._target_errors()
if (
position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
and orientation_error <= QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD
):
return result.tolist()
raise RuntimeError(
"QP did not converge after "
f"{QP_MAX_ITERATIONS} iterations: "
f"position_error={position_error:.6f} m, "
f"orientation_error={orientation_error:.6f} rad"
)
```
目标已到达时直接返回当前关节角,避免静止时进行不必要的数值迭代。
- [x] **步骤4:让速度校验针对每次数值迭代**
`_validate_result()` 签名改为:
```python
def _validate_result(
self,
result: np.ndarray,
reference: np.ndarray | None = None,
) -> None:
```
保留现有有限值和关节位置检查,把速度检查替换为:
```python
if reference is None:
reference = self._actual_joints
if reference is None:
raise RuntimeError("joint state has not been initialized")
reference = np.asarray(reference, dtype=float)
if reference.shape != (7,) or not np.isfinite(reference).all():
raise ValueError("QP reference must contain 7 finite values")
max_step = self._velocity_limits * self._dt + 1e-9
if np.any(np.abs(result - reference) > max_step):
raise ValueError(
"QP result violates RM75 one-cycle velocity limits"
)
```
这样每次内部数值迭代继续满足Placo的URDF关节速度边界;最终收敛解仍由节点现有
`_limit_joint_command_step()`按真实90 Hz周期限制后才发送。
- [x] **步骤5:运行目标测试并确认GREEN**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RM75_PLACO_TEST_PATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages"
PYTHONPATH="${RM75_PLACO_TEST_PATH}:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py::test_qp_solve_converges_to_reachable_tcp_target \
src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py::test_qp_result_rejects_nan_position_and_velocity_violations \
-v
```
预期:两个测试通过;真实Placo用例不被跳过。
- [x] **步骤6:运行Placo变换测试文件**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RM75_PLACO_TEST_PATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages"
PYTHONPATH="${RM75_PLACO_TEST_PATH}:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py \
-v
```
预期:全部通过,无失败或跳过。
---
## 任务三:回归、安全和mock验证
**验证范围:**
- `xr_rm_teleop`全部测试;
- ROS2工作空间构建;
- 统一launch的右臂mock启动;
- 最终差异与安全配置审计。
- [x] **步骤1:运行遥操作包全部测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RM75_PLACO_TEST_PATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages"
PYTHONPATH="${RM75_PLACO_TEST_PATH}:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test -v
```
预期:全部测试通过,真实Placo收敛用例被执行。
- [x] **步骤2:按项目规则单独运行姿态控制测试**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py \
-v
```
预期:全部通过。
- [x] **步骤3:构建ROS2工作空间**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
```
预期:`xr_rm_interfaces``xr_rm_input``xr_rm_teleop`
`xr_rm_bringup`全部构建成功。
- [x] **步骤4:通过统一入口进行右臂mock启动验证**
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
if timeout --signal=INT 10s ros2 launch \
xr_rm_bringup arm_debug.launch.py \
arm:=right use_mock:=true udp_port:=15123
then
true
else
launch_status=$?
test "$launch_status" -eq 124
fi
```
预期:
- `udp_controller_receiver``single_arm_velocity_teleop`正常启动;
- 节点报告 `dt=0.0111s``follow=False`
- mock关节初始化成功;
- 不导入RealMan SDK,不建立真机连接,不发送CANFD;
- 10秒后仅由 `timeout`结束。
- [x] **步骤5:最终差异和安全审计**
`/home/robot/WS_xr/src` 执行:
```bash
git diff --check
git status --short
git diff -- \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py \
xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py
rg -n \
"control_rate_hz|follow:|configure_safety_limits|move_to_initial_pose_on_connect" \
xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml \
xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml \
xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml
```
预期:
- 生产代码只修改Placo求解器;
- 测试只增加真实模型收敛验证;
- 三份配置继续使用90 Hz、`follow: false`
`configure_safety_limits: true`
`move_to_initial_pose_on_connect: false`
- 不改变此前由用户保留的 `AGENTS.md` 修改;
- 不自动提交或推送。
---
## 真机交接验收
Codex不执行本节。自动验证全部通过后,由用户在安全工作区使用:
```bash
ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py \
arm:=right use_mock:=false
```
验收步骤:
1. 急停可用、Grip松开、工作区无人后启动。
2. 按住Grip,快速移动手柄约10 cm后保持不动。
3. 机械臂应在约1秒内稳定到位,无持续肉眼可见晃动。
4. 连续观察四个5秒 timing 窗口,`total max`均低于11.111 ms。
5. 不应出现QP未收敛、反馈超时、CANFD错误或故障锁存日志。
6. 松开Grip后机械臂按现有逻辑安全停止。
若任一窗口 `total max`达到或超过11.111 ms,或机械臂出现明显振荡,立即松开
Grip并停止测试,把完整timing和错误日志返回后再调整;不得直接提高控制频率、
关闭限速或改成高跟随。
@@ -0,0 +1,309 @@
# RM75 关节命令提前制动实施计划
> **供智能体执行者:** 必须使用 `superpowers:subagent-driven-development`
>(推荐)或 `superpowers:executing-plans` 逐项实施;所有步骤使用复选框跟踪。
**目标:** 修复 90 Hz 关节命令在稳定目标附近反复越界的问题,使 RM75 在保留
现有速度、加速度限制和低跟随模式的前提下提前制动并稳定停止。
**架构:** 保留当前 QP、反馈和故障恢复链路,只替换
`SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step()` 内部的关节命令生成规则。
每个关节根据离散制动距离决定继续加速或开始减速,最终命令仍由现有
`_send_joint_target()` 发送。
**技术栈:** Python 3.10、ROS2 Humble、NumPy、pytest、ament/colcon。
---
## 执行约束
- 设计文档:
`docs/superpowers/specs/2026-07-30-rm75-joint-command-braking-design.md`
- 构建、测试和启动命令在 `/home/robot/WS_xr` 执行,并先运行
`source /opt/ros/humble/setup.bash`
- 不连接真机,不发送真实 CANFD,不移动机械臂,不操作夹爪。
- 启动验证只使用
`xr_rm_bringup/launch/arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true`
- 不修改 QP、YAML、RealMan 适配器、launch、UI、依赖和公开 API。
- 保留工作空间、圆柱、TCP 速度、姿态速度、关节速度、关节加速度、超时保持、
CANFD 恢复、Grip 重新使能和安全停止逻辑。
- 用户未要求 Git 提交,因此本计划不执行 `git commit``git push`
- 保留工作区中已有的其他修改,不回退、不覆盖:
`placo_ik_solver.py``test_placo_transforms.py` 及现有 Superpowers 文档。
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- 增加固定目标提前制动回归测试。
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- 在现有关节限幅入口实现离散制动距离判断。
- 不创建新的运行时代码文件或配置项。
### 任务一:增加持续振荡回归测试
**文件:**
- 修改:`xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py:206`
- 测试:`xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- [x] **步骤 1:在现有首周期加速度测试后增加固定目标测试**
增加以下测试:
```python
def test_joint_command_step_brakes_before_fixed_target_without_overshoot() -> None:
dt = 1.0 / 90.0
max_speed = math.radians(180.0)
max_acceleration = math.radians(300.0)
target = np.radians(
[10.0, -10.0, 3.0, -3.0, 1.0, -1.0, 0.1]
).tolist()
command = [0.0] * 7
velocity = [0.0] * 7
for _ in range(180):
previous_velocity = list(velocity)
command, velocity = (
SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=target,
previous_target=command,
previous_velocity=velocity,
max_speed=max_speed,
max_acceleration=max_acceleration,
dt=dt,
)
)
for index in range(7):
assert min(0.0, target[index]) - 1e-12 <= command[index]
assert command[index] <= max(0.0, target[index]) + 1e-12
assert abs(velocity[index]) <= max_speed + 1e-12
assert (
abs(velocity[index] - previous_velocity[index])
<= max_acceleration * dt + 1e-12
)
assert command == pytest.approx(target, abs=1e-12)
assert velocity == pytest.approx([0.0] * 7, abs=1e-12)
```
该测试同时覆盖正负方向、不同目标距离、最大速度、最大加速度、禁止越过固定目标
和最终停止。
- [x] **步骤 2:运行新增测试并确认失败**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
PYTHONPATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py::test_joint_command_step_brakes_before_fixed_target_without_overshoot \
-v
```
预期:`FAIL`,现有实现会让至少一个关节命令越过固定目标。失败原因必须来自新增
越界断言,不能是导入或环境错误。
### 任务二:实现离散提前制动
**文件:**
- 修改:
`xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py:1232-1263`
- 测试:`xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- [x] **步骤 1:用离散制动逻辑替换现有限幅计算**
保留方法签名和现有长度、参数校验,将
`desired_velocity = np.clip(...)` 到返回值的部分替换为:
```python
values = np.asarray(
[target, previous_target, previous_velocity],
dtype=float,
)
if not np.isfinite(values).all():
raise ValueError("joint command contains NaN/Inf")
velocity_step = max_acceleration * dt
arrival_distance = velocity_step * dt
limited_target = []
limited_velocity = []
for desired_target, last_target, last_velocity in zip(
target,
previous_target,
previous_velocity,
):
error = desired_target - last_target
if (
abs(last_velocity) <= 1e-12
and abs(error) <= arrival_distance
):
velocity = error / dt
position = desired_target
else:
direction = (
math.copysign(1.0, error)
if abs(error) > 1e-12
else 0.0
)
accelerated_speed = min(
abs(last_velocity) + velocity_step,
max_speed,
)
braking_steps = max(
0,
math.ceil(accelerated_speed / velocity_step) - 1,
)
braking_distance = accelerated_speed * dt + dt * (
braking_steps * accelerated_speed
- velocity_step
* braking_steps
* (braking_steps + 1)
/ 2.0
)
desired_velocity = direction * max_speed
if (
last_velocity * error > 0.0
and abs(error) <= braking_distance
):
desired_velocity = 0.0
velocity = _clamp(
desired_velocity,
last_velocity - velocity_step,
last_velocity + velocity_step,
)
velocity = _clamp(velocity, -max_speed, max_speed)
position = last_target + velocity * dt
limited_target.append(position)
limited_velocity.append(velocity)
if not np.isfinite(limited_target).all():
raise ValueError("joint command contains NaN/Inf")
return limited_target, limited_velocity
```
不要增加 ROS 参数或辅助类。制动距离直接使用当前方法已有的
`max_acceleration``max_speed``dt`
- [x] **步骤 2:运行新增测试并确认通过**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
PYTHONPATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py::test_joint_command_step_brakes_before_fixed_target_without_overshoot \
-v
```
预期:`PASS`
- [x] **步骤 3:运行关节控制测试文件**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
PYTHONPATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py -v
```
预期:全部通过;现有
`test_joint_command_step_limits_acceleration_from_rest` 继续通过,证明首周期
加速度行为没有回归。
### 任务三:完整验证
**文件:**
- 不修改文件。
- [x] **步骤 1:运行 `xr_rm_teleop` 全部测试**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RM75_TEST_PYTHONPATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages"
PYTHONPATH="${RM75_TEST_PYTHONPATH}:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test -v
```
预期:全部测试通过,无失败;真实 Placo 回归测试必须执行,不能因缺少模块而跳过。
- [x] **步骤 2:单独运行姿态控制测试**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
PYTHONPATH="/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:${PYTHONPATH:-}" \
python3 -m pytest \
src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py -v
```
预期:全部通过。
- [x] **步骤 3:构建工作空间**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
```
预期:`xr_rm_input``xr_rm_interfaces``xr_rm_teleop``xr_rm_bringup`
全部构建成功。
- [x] **步骤 4:使用 mock 启动右臂统一 launch**
运行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
timeout 10s ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py \
arm:=right use_mock:=true
```
预期:
- 节点日志显示控制周期约 `dt=0.0111s`
- 日志显示 `follow=False`
- 不连接厂商 SDK,不发送真实 CANFD;
-`timeout` 主动结束产生的退出状态外,没有 Python 异常或 ROS 错误。
- [x] **步骤 5:检查最终差异**
运行:
```bash
git -C /home/robot/WS_xr/src diff --check
git -C /home/robot/WS_xr/src status --short
git -C /home/robot/WS_xr/src diff -- \
xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py \
xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py
```
预期:
- `diff --check` 无输出;
- 本次运行时代码改动只涉及上述两个文件;
- 原有工作区修改仍保留;
- 不存在提交或远程推送。
## 用户真机验证边界
自动验证完成后,只提供手动验证步骤,不由 Codex 操作真机:
1. 保持低跟随,从安全姿态和小于 5 mm 的上下位移开始;
2. 手柄停止后观察机械臂是否立即减振并稳定;
3. 确认无持续 QP、UDP、CANFD 或故障锁存错误后,再测试 10 mm;
4. 若不再振荡但仍有不可接受的整臂大幅构型变化,停止扩大位移,转入独立的奇异点
处理设计。
@@ -0,0 +1,352 @@
# RM75 QP 与 UDP 反馈周期修复实施计划
> **供代理执行:** 必须使用 `superpowers:subagent-driven-development`(推荐)或
> `superpowers:executing-plans` 子技能,按任务逐项实施。步骤使用复选框
>`- [ ]`)跟踪。
**目标:** 将 QP 位置收敛阈值调整为 2 mm,并把项目配置的毫秒周期正确换算为
睿尔曼 SDK 的 5 ms 周期单位,从根因上降低误触发 UDP 反馈超时的概率。
**架构:** 保持 ROS 参数和 YAML 中 `realtime_push_cycle_ms` 的毫秒语义,仅在
`RealManAdapter.connect()` 的 SDK 边界执行单位换算。QP 只调整现有位置收敛常量;
反馈超时状态机保持不变,只在首次超时日志中增加实际反馈年龄。
**技术栈:** Python 3.10、ROS2 Humble、pytest、ament/colcon、睿尔曼 Python
API2、Placo 0.9.4。
---
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py`QP 位置收敛阈值。
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py`1.5 mm 近收敛结果测试。
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py`:毫秒到 SDK 周期单位换算。
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py`5 ms、10 ms 换算测试。
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`:超时日志增加年龄。
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`:超时年龄日志测试。
- 不修改 YAML、launch、UI、消息定义或依赖。
## 测试环境
所有命令从工作空间根目录 `/home/robot/WS_xr` 执行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
export PYTHONPATH=/home/robot/WS_xr/src/xr_rm_teleop:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages:/home/robot/miniconda3/envs/xr/lib/python3.10/site-packages/cmeel.prefix/lib/python3.10/site-packages:${PYTHONPATH}
```
### 任务 1:接受 2 mm 内的 QP 位置残差
**文件:**
- 修改:`xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py`
- 修改:`xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py:14`
- [ ] **步骤 1:编写 1.5 mm 近收敛结果的失败测试**
`test_placo_transforms.py` 的 QP 测试附近增加:
```python
def test_qp_solve_accepts_position_error_within_two_millimeters() -> None:
solver = object.__new__(PlacoIkSolver)
solver._actual_joints = np.zeros(7)
solver._robot = SimpleNamespace(
state=SimpleNamespace(q=np.zeros(14))
)
solver._frame_task = SimpleNamespace(T_world_frame=None)
solver._target_errors = lambda: (1.5e-3, 0.0)
result = solver.solve(np.eye(4))
assert result == pytest.approx([0.0] * 7)
```
并在文件顶部加入现有标准库类型:
```python
from types import SimpleNamespace
```
同时从 `placo_ik_solver` 导入现有收敛常量:
```python
from xr_rm_teleop.placo_ik_solver import (
QP_POSITION_TOLERANCE_M,
PlacoIkSolver,
_validated_transform,
)
```
将真实 Placo 可达目标测试的位置断言改为引用同一收敛常量:
```python
assert position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
```
再增加超过 2 mm 时仍拒绝结果的边界测试:
```python
def test_qp_solve_rejects_position_error_above_two_millimeters() -> None:
solver = object.__new__(PlacoIkSolver)
solver._actual_joints = np.zeros(7)
solver._robot = SimpleNamespace(
state=SimpleNamespace(q=np.zeros(14)),
update_kinematics=lambda: None,
)
solver._frame_task = SimpleNamespace(T_world_frame=None)
solver._solver = SimpleNamespace(solve=lambda update: None)
solver._validate_result = lambda result, previous: None
solver._target_errors = lambda: (2.1e-3, 0.0)
with pytest.raises(RuntimeError, match="QP did not converge after 30"):
solver.solve(np.eye(4))
```
- [ ] **步骤 2:运行测试并确认当前实现失败**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py::test_qp_solve_accepts_position_error_within_two_millimeters -q
```
预期:失败;当前 1 mm 阈值不会直接接收 1.5 mm 残差,测试对象缺少后续 QP
求解器。
- [ ] **步骤 3:最小修改 QP 位置阈值**
`placo_ik_solver.py` 修改现有常量:
```python
QP_POSITION_TOLERANCE_M = 2e-3
```
保留 `QP_MAX_ITERATIONS = 30`、姿态阈值、有限值检查、关节位置和速度限制不变。
- [ ] **步骤 4:运行局部测试并确认通过**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py -q
```
预期:该文件全部测试通过;1.5 mm 残差被接受,2.1 mm 残差仍在 30 次后被拒绝。
- [ ] **步骤 5:提交 QP 修改**
```bash
git add src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py src/xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py
git commit -m "fix: 放宽 RM75 QP 位置收敛阈值"
```
### 任务 2:修正睿尔曼 UDP 实时上报周期单位
**文件:**
- 修改:`xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py`
- 修改:`xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py:190-196`
- [ ] **步骤 1:将现有连接测试改为周期换算参数化测试**
`test_connect_configures_udp_feedback_and_waits_for_first_frame` 改为:
```python
@pytest.mark.parametrize(
("cycle_ms", "sdk_cycle"),
[(5, 1), (10, 2)],
)
def test_connect_converts_udp_feedback_cycle_to_sdk_units(
monkeypatch,
cycle_ms,
sdk_cycle,
) -> None:
fake_sdk = _install_fake_sdk(monkeypatch)
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
8080,
0,
"192.168.192.148",
8090,
realtime_push_cycle_ms=cycle_ms,
configure_safety_limits=False,
)
adapter.connect()
arm = fake_sdk.RoboticArm.instance
assert arm is not None
assert arm.config.args == (
sdk_cycle,
True,
8090,
0,
"192.168.192.148",
)
assert arm.callback is adapter._realtime_callback
assert adapter.get_latest_joint_state() is not None
assert not hasattr(adapter, "_feedback_thread")
```
- [ ] **步骤 2:运行参数化测试并确认当前实现失败**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py::test_connect_converts_udp_feedback_cycle_to_sdk_units -q
```
预期:两个用例均失败;当前代码把 5 和 10 直接传给 SDK,而预期分别为 1 和 2。
- [ ] **步骤 3:在 SDK 边界执行单位换算**
`RealManAdapter.connect()` 创建 `rm_realtime_push_config_t` 时修改第一个参数:
```python
config = rm_realtime_push_config_t(
self._realtime_push_cycle_ms // 5,
True,
self._realtime_push_port,
0,
self._realtime_push_host_ip,
)
```
构造函数已有“正的 5 ms 整数倍”校验,因此不新增辅助函数或重复校验。启动日志继续
输出项目参数的真实毫秒值。
- [ ] **步骤 4:运行适配器测试并确认通过**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py -q
```
预期:该文件全部测试通过;mock 测试仍不依赖厂商 SDK。
- [ ] **步骤 5:提交周期换算修改**
```bash
git add src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py
git commit -m "fix: 修正 RM75 UDP 上报周期单位"
```
### 任务 3:在 UDP 超时日志中打印反馈年龄
**文件:**
- 修改:`xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- 修改:`xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py:1036-1044`
- [ ] **步骤 1:扩展现有短暂超时测试,捕获并断言日志**
`test_short_udp_timeout_repeats_last_limited_target_without_query` 中创建遥操对象后加入:
```python
warnings = []
teleop.get_logger = lambda: SimpleNamespace(
warn=lambda message: warnings.append(message)
)
```
在现有断言末尾加入:
```python
assert warnings == [
"right_rm75 UDP关节反馈超时(age=200.0 ms),保持最后安全目标。"
]
```
- [ ] **步骤 2:运行测试并确认当前实现失败**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py::test_short_udp_timeout_repeats_last_limited_target_without_query -q
```
预期:失败;当前日志中没有 `age=200.0 ms`
- [ ] **步骤 3:给首次超时警告增加实际反馈年龄**
`_handle_stale_joint_feedback()` 中仅修改现有警告:
```python
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} UDP关节反馈超时"
f"age={age * 1000.0:.1f} ms),保持最后安全目标。"
)
```
不改变 `_joint_feedback_ready` 的一次性日志条件、最后安全目标重发、500 ms
重新同步、Grip 重使能和故障锁存逻辑。
- [ ] **步骤 4:运行关节控制测试并确认通过**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py -q
```
预期:该文件全部测试通过。
- [ ] **步骤 5:提交诊断日志修改**
```bash
git add src/xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py
git commit -m "fix: 补充 RM75 UDP 超时反馈年龄"
```
### 任务 4:完整回归与 mock 启动验证
**文件:**
- 不修改生产代码。
- [ ] **步骤 1:运行 `xr_rm_teleop` 全部测试**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test -q
```
预期:全部通过,无失败或错误。
- [ ] **步骤 2:单独运行姿态控制测试**
```bash
python3 -m pytest src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py -q
```
预期:全部通过。
- [ ] **步骤 3:构建完整工作空间**
```bash
colcon build --symlink-install
```
预期:`xr_rm_interfaces``xr_rm_input``xr_rm_teleop``xr_rm_bringup`
全部构建成功。
- [ ] **步骤 4:使用右臂 mock 启动统一 launch**
```bash
timeout 15s ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true
```
预期:节点正常启动,无 Python 异常或厂商 SDK 导入错误;因 `timeout` 主动终止,
命令退出码可以是 124。禁止将 `use_mock` 改为 `false`
- [ ] **步骤 5:检查最终差异**
```bash
git status --short
git diff HEAD~3 --check
git diff HEAD~3 --stat
```
预期:除本实施计划文档外,代码差异仅包含计划列出的 6 个代码/测试文件;无空白
错误,不包含 YAML、launch、UI、依赖或用户其他改动。
## 真机验收
自动验证完成后,由用户在安全条件下启动真机右臂模式并观察:
1. `feedback_interval mean` 从约 25 ms 降到接近 5 ms
2. 正常遥操不再频繁触发 `UDP关节反馈超时`
3. 反馈确实超过 120 ms 时,日志显示实际 `age`,且仍保持最后安全目标;
4. 位置残差小于 2 mm 时不再出现 QP 未收敛警告;
5. 若仍频繁出现超过 120 ms 的中断,保留当前阈值,依据日志继续排查网络、SDK
回调或控制器固件。
@@ -0,0 +1,650 @@
# XRoboToolkit 手柄输入扩展 Implementation Plan
> **For agentic workers:** REQUIRED SUB-SKILL: Use superpowers:subagent-driven-development (recommended) or superpowers:executing-plans to implement this plan task-by-task. Steps use checkbox (`- [ ]`) syntax for tracking.
**Goal:** 将 XRoboToolkit 左右手柄摇杆、主键和副键加入现有 `XrController` 链路,同时保持 Grip、Trigger、位姿和遥操作行为不变。
**Architecture:** 直接扩展现有 ROS2 消息,继续使用当前 bridge 的嵌套 UDP `buttons` 结构,由 receiver 将按钮展平到消息字段。新增字段按可选输入解析,旧数据包或非法新增字段回退到安全默认值,不新增话题、依赖或控制分支。
**Tech Stack:** Ubuntu 22.04、ROS2 Humble、Python 3.10、ament/colcon、pytest、XRoboToolkit PC-Service Python binding。
## Global Constraints
- 所有构建、测试和运行命令在 `/home/robot/WS_xr` 执行,并先运行 `source /opt/ros/humble/setup.bash`
- `XrController.msg` 的字段和顺序必须与批准的设计完全一致,不增加菜单键、摇杆按键、模拟 Grip/Trigger、SDK 时间戳或序号。
- 保持现有 `grip``trigger``pose` 语义及控制行为不变。
- 不新增依赖、ROS2 话题、节点或 LeRobot 录制实现。
- 不修改 `xr_rm_teleop` 控制代码、机械臂 YAML、安全限位、超时或停止逻辑。
- 启动验证只使用 `use_mock:=true`,不得连接真机、移动机械臂或操作夹爪。
- 新增和修改的 Markdown 文档使用中文。
- Superpowers 工作流只允许创建本地 Git 提交;禁止 push、合并本地分支、合并 PR 或执行任何远程写操作。
- 每次提交只暂存当前任务列出的文件,不包含用户的其他工作区改动。
---
### Task 1: 扩展 `XrController` 消息接口
**Files:**
- Modify: `src/xr_rm_interfaces/msg/XrController.msg`
**Interfaces:**
- Consumes: 现有 `std_msgs/Header``geometry_msgs/Pose``hand/grip/trigger/pose` 字段。
- Produces: `XrController.primary: bool``secondary: bool``axis: float32[2]`,供 Task 2 的 receiver 赋值。
- [ ] **Step 1: 记录旧接口缺少新增字段**
在工作空间根目录执行:
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
python3 - <<'PY'
from xr_rm_interfaces.msg import XrController
expected = [
"header",
"hand",
"grip",
"trigger",
"primary",
"secondary",
"axis",
"pose",
]
actual = list(XrController.get_fields_and_field_types())
assert actual == expected, actual
PY
```
Expected: FAIL;旧接口输出
`['header', 'hand', 'grip', 'trigger', 'pose']`
- [ ] **Step 2: 用批准的顺序修改消息定义**
`src/xr_rm_interfaces/msg/XrController.msg` 完整替换为:
```text
std_msgs/Header header
string hand
bool grip
float32 trigger
bool primary
bool secondary
float32[2] axis
geometry_msgs/Pose pose
```
- [ ] **Step 3: 构建消息包**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install --packages-select xr_rm_interfaces
```
Expected: `xr_rm_interfaces` 构建成功,无 rosidl 错误。
- [ ] **Step 4: 验证生成接口字段和顺序**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
python3 - <<'PY'
from xr_rm_interfaces.msg import XrController
expected = [
"header",
"hand",
"grip",
"trigger",
"primary",
"secondary",
"axis",
"pose",
]
actual = list(XrController.get_fields_and_field_types())
assert actual == expected, actual
assert XrController.get_fields_and_field_types()["axis"] == "float[2]"
PY
```
Expected: PASS,无输出。
- [ ] **Step 5: 提交消息接口**
```bash
cd /home/robot/WS_xr/src
git add xr_rm_interfaces/msg/XrController.msg
git commit -m "feat: 扩展 XR 手柄消息"
```
Expected: 只提交 `XrController.msg`;不执行 push 或 merge。
---
### Task 2: 透传摇杆与主副按键
**Files:**
- Create: `src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py`
- Modify: `src/xr_rm_input/xr_rm_input/xrobotoolkit_to_udp_bridge.py`
- Modify: `src/xr_rm_input/xr_rm_input/udp_controller_receiver.py`
**Interfaces:**
- Consumes: Task 1 生成的 `XrController.primary``secondary``axis`
- Produces:
- `_buttons_payload(*, primary: Callable[[], Any], secondary: Callable[[], Any]) -> dict[str, bool]`
- `_controller_payload(*, hand: str, pose: Any, axis: Any, buttons: dict[str, bool], grip_pressed: bool, trigger_pressed: bool, pose_valid: bool = True) -> dict[str, Any]`
- `UdpControllerReceiver._optional_axis(value: Any) -> list[float]`
- `UdpControllerReceiver._optional_buttons(value: Any) -> tuple[bool, bool]`
- [ ] **Step 1: 新增失败测试**
创建 `src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py`
```python
import math
from types import SimpleNamespace
from builtin_interfaces.msg import Time
from xr_rm_input.udp_controller_receiver import UdpControllerReceiver
from xr_rm_input.xrobotoolkit_to_udp_bridge import (
_buttons_payload,
_controller_payload,
_stop_controller_payload,
)
def _receiver_without_socket() -> UdpControllerReceiver:
receiver = object.__new__(UdpControllerReceiver)
receiver._quat_order = "xyzw"
receiver.get_clock = lambda: SimpleNamespace(
now=lambda: SimpleNamespace(to_msg=lambda: Time())
)
return receiver
def test_bridge_payload_contains_only_selected_controller_inputs() -> None:
buttons = _buttons_payload(
primary=lambda: True,
secondary=lambda: False,
)
payload = _controller_payload(
hand="left",
pose=[1.0, 2.0, 3.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
axis=[2.0, -2.0],
buttons=buttons,
grip_pressed=True,
trigger_pressed=False,
)
assert payload == {
"hand": "left",
"grip": True,
"trigger": 0.0,
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": True,
"pose_source": "xrobotoolkit",
"axis": [1.0, -1.0],
"buttons": {
"primary": True,
"secondary": False,
},
}
def test_stop_payload_uses_neutral_selected_inputs() -> None:
payload = _stop_controller_payload("right")
assert payload["axis"] == [0.0, 0.0]
assert payload["buttons"] == {
"primary": False,
"secondary": False,
}
assert "grip_value" not in payload
assert "trigger_value" not in payload
def test_receiver_publishes_selected_controller_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 1.0,
"axis": [2.0, -2.0],
"buttons": {
"primary": True,
"secondary": False,
},
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"left",
)
assert msg.primary is True
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [1.0, -1.0]
def test_receiver_defaults_invalid_optional_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 0.4,
"axis": [math.nan, 0.0],
"buttons": [],
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"right",
)
assert msg.primary is False
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [0.0, 0.0]
assert msg.grip is True
assert abs(msg.trigger - 0.4) < 1e-6
assert msg.pose.position.x == 1.0
assert msg.pose.position.y == 2.0
assert msg.pose.position.z == 3.0
def test_receiver_defaults_missing_legacy_optional_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 0.0,
"pos": [0.0, 1.0, 0.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"left",
)
assert msg.primary is False
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [0.0, 0.0]
assert msg.grip is True
```
- [ ] **Step 2: 运行测试并确认失败**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
pytest src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py -v
```
Expected: FAIL;旧 `_buttons_payload` 仍要求 `grip/menu/axis_click`,且 receiver
尚无 `_optional_axis``_optional_buttons`
- [ ] **Step 3: 精简 bridge payload**
`xrobotoolkit_to_udp_bridge.py` 中将 `_controller_payload` 改为:
```python
def _controller_payload(
*,
hand: str,
pose: Any,
axis: Any,
buttons: dict[str, bool],
grip_pressed: bool,
trigger_pressed: bool,
pose_valid: bool = True,
) -> dict[str, Any]:
pos, quat = (
_pose_to_pos_quat(pose)
if pose_valid
else (ZERO_POS.copy(), IDENTITY_QUAT.copy())
)
return {
"hand": hand,
"grip": pose_valid and grip_pressed,
"trigger": 1.0 if pose_valid and trigger_pressed else 0.0,
"pos": pos,
"quat": quat,
"pose_valid": pose_valid,
"pose_source": POSE_SOURCE,
"axis": _safe_axis(axis),
"buttons": buttons,
}
```
`_stop_controller_payload` 的输入部分改为:
```python
"axis": [0.0, 0.0],
"buttons": {
"primary": False,
"secondary": False,
},
```
并删除 `grip_value``trigger_value``buttons.grip``buttons.menu`
`buttons.axis_click` 输出。
`_buttons_payload` 改为:
```python
def _buttons_payload(
*,
primary: Callable[[], Any],
secondary: Callable[[], Any],
) -> dict[str, bool]:
return {
"primary": _safe_bool(primary),
"secondary": _safe_bool(secondary),
}
```
修改主循环的左手调用:
```python
"left": _controller_payload(
hand="left",
pose=xrt.get_left_controller_pose(),
axis=xrt.get_left_axis(),
buttons=_buttons_payload(
primary=xrt.get_X_button,
secondary=xrt.get_Y_button,
),
grip_pressed=left_grip,
trigger_pressed=left_trigger,
),
```
修改主循环的右手调用:
```python
"right": _controller_payload(
hand="right",
pose=xrt.get_right_controller_pose(),
axis=xrt.get_right_axis(),
buttons=_buttons_payload(
primary=xrt.get_A_button,
secondary=xrt.get_B_button,
),
grip_pressed=right_grip,
trigger_pressed=right_trigger,
),
```
保留主循环中 `get_left/right_grip()``get_left/right_trigger()` 和现有滞回
开关;仅从 `_controller_payload` 参数及 UDP 输出中删除原始模拟量。
- [ ] **Step 4: 为 receiver 增加容错解析**
`udp_controller_receiver.py` 导入区增加:
```python
import math
```
`_payload_to_msg` 中读取新增可选字段:
```python
axis = self._optional_axis(payload.get("axis"))
primary, secondary = self._optional_buttons(payload.get("buttons"))
```
在现有 `msg.grip``msg.trigger` 赋值后加入:
```python
msg.primary = primary
msg.secondary = secondary
msg.axis = axis
```
`_vector3` 附近增加两个无状态解析方法:
```python
@staticmethod
def _optional_axis(value: Any) -> list[float]:
try:
axis = [float(item) for item in value]
except (TypeError, ValueError):
return [0.0, 0.0]
if len(axis) != 2 or not all(math.isfinite(item) for item in axis):
return [0.0, 0.0]
return [
min(max(axis[0], -1.0), 1.0),
min(max(axis[1], -1.0), 1.0),
]
@classmethod
def _optional_buttons(cls, value: Any) -> tuple[bool, bool]:
if not isinstance(value, Mapping):
return False, False
return (
cls._as_bool(value.get("primary", False)),
cls._as_bool(value.get("secondary", False)),
)
```
不要把新增字段加入现有 pose 诊断条件;它们无效时不得改变 `grip`
- [ ] **Step 5: 运行新增测试**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
pytest src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py -v
```
Expected: `5 passed`
- [ ] **Step 6: 运行 Python 语法检查**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
python3 -m py_compile \
src/xr_rm_input/xr_rm_input/xrobotoolkit_to_udp_bridge.py \
src/xr_rm_input/xr_rm_input/udp_controller_receiver.py \
src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py
```
Expected: PASS,无输出。
- [ ] **Step 7: 提交 bridge、receiver 和测试**
```bash
cd /home/robot/WS_xr/src
git add \
xr_rm_input/xr_rm_input/xrobotoolkit_to_udp_bridge.py \
xr_rm_input/xr_rm_input/udp_controller_receiver.py \
xr_rm_input/test/test_controller_fields.py
git commit -m "feat: 发布 XR 手柄摇杆与按键"
```
Expected: 只提交列出的三个文件;不执行 push 或 merge。
---
### Task 3: 更新文档并完成工作空间验证
**Files:**
- Modify: `src/README.md`
- Modify: `src/AGENTS.md`
**Interfaces:**
- Consumes: Task 1 的最终 `XrController` 格式和 Task 2 的 UDP JSON。
- Produces: 当前手柄接口说明,以及对后续 Superpowers 任务生效的本地 Git 边界。
- [ ] **Step 1: 更新 README 的 Git 约束**
在 README 的环境准备之前增加:
```markdown
## Superpowers Git 约束
使用 Superpowers 执行任务时,只允许按 skill 工作流创建本地 Git 提交。
禁止执行 `git push`、合并本地分支、合并 PR 或其他远程写操作。skill 如需
独立 worktree 或配套本地分支,可以创建,但不得将其合并到其他分支。
```
- [ ] **Step 2: 更新 README 的当前 UDP 示例**
先修正 README 顶部的当前范围和项目结构:
- 将“自定义 PICO 4 Ultra UDP Sender Unity 工程”完成项替换为
“XRoboToolkit bridge 读取左右手柄 pose、Grip、Trigger、摇杆和主副按键”。
- 从项目结构树删除当前仓库中不存在的
`docs/pico_udp_sender_ubuntu22_setup.md` 和整个 `unity/` 子树。
- 保留官方 XRoboToolkit APK、PC-Service、`PXREAClientUnity`
`RobotLinuxDemo` 的运行说明;这些是外部工具,不是仓库内已删除的 Unity 工程。
将“UDP 数据格式”开头改为“当前 XRoboToolkit bridge 每个周期发送一个双手柄
JSON 包”,并将示例替换为:
```json
{
"t": 12.345,
"source_time": 12.345,
"seq": 42,
"frame_id": "xr_world",
"controllers": {
"left": {
"hand": "left",
"grip": true,
"trigger": 0.0,
"axis": [0.2, -0.4],
"buttons": {
"primary": true,
"secondary": false
},
"pos": [-0.12, 1.05, 0.30],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": true,
"pose_source": "xrobotoolkit"
},
"right": {
"hand": "right",
"grip": true,
"trigger": 1.0,
"axis": [-0.1, 0.3],
"buttons": {
"primary": false,
"secondary": true
},
"pos": [0.12, 1.05, 0.30],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": true,
"pose_source": "xrobotoolkit"
}
}
}
```
字段说明更新为:
```markdown
- `t` / `source_time`:bridge 的 PC 单调时间,用于诊断发送周期。
- `seq`bridge 递增的 UDP 包序号,bridge 重启后重新计数。
- `frame_id`:默认 `xr_world`,会写入 `XrController.header.frame_id`
- `grip`:运动使能。`true` 时进入相对位姿控制,`false` 时停止。
- `trigger`:经过 bridge 滞回处理的 `0.0/1.0` 值;上升沿切换对应夹爪状态。
- `axis`:摇杆 `[x, y]`,每个分量限制在 `-1.0``1.0`
- `buttons.primary`:左手 X 键或右手 A 键。
- `buttons.secondary`:左手 Y 键或右手 B 键。
- `pos`:手柄位置,长度 3。
- `quat`:手柄姿态四元数,默认按 `xyzw` 解析。
- `pose_valid`:姿态是否可信;`false` 时接收端强制 `grip=false`
- `pose_source`:当前 bridge 使用 `xrobotoolkit`
```
补充说明:`axis``buttons.primary``buttons.secondary` 会进入
`XrController`;旧 UDP 包缺少这些字段时分别回退为 `[0,0]``false`
`false`。删除已经不存在的自定义 Unity 工程和安装文档链接,但保留 receiver
对旧格式字段的兼容说明。
将故障排查中的旧 Unity HUD 提示替换为:
```markdown
- 确认 `xrobotoolkit_to_udp_bridge` 没有持续打印 SDK read failedSDK
读取失败时 bridge 会发送 `pose_valid=false` 的停止包。
```
- [ ] **Step 3: 更新 AGENTS 的 Superpowers Git 规则**
将 AGENTS“Git 与提交”中的 Superpowers 段落改为:
```markdown
使用 Superpowers 执行任务时,只允许按相关 skill 工作流创建本地 Git 提交;
禁止执行 `git push`、合并本地分支、合并 PR 或其他远程写操作。相关 skill
如需独立 worktree 或配套本地分支,可以创建,但不得将其合并到其他分支。
其他情况下,除非用户明确要求,不要自动创建分支。
```
- [ ] **Step 4: 运行输入包测试**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
pytest src/xr_rm_input/test/test_controller_fields.py -v
```
Expected: `5 passed`
- [ ] **Step 5: 运行完整工作空间构建**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
```
Expected: `xr_rm_interfaces``xr_rm_input``xr_rm_teleop`
`xr_rm_bringup` 全部构建成功。
- [ ] **Step 6: 重新 source 后验证接口和遥操作回归**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
ros2 interface show xr_rm_interfaces/msg/XrController
pytest src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py -v
```
Expected: 接口按 `header/hand/grip/trigger/primary/secondary/axis/pose` 顺序
显示;姿态控制测试全部通过。
- [ ] **Step 7: 使用 mock 验证统一启动入口**
```bash
cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
timeout --signal=INT 8s ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py \
arm:=right use_mock:=true
```
Expected: `udp_controller_receiver``single_arm_velocity_teleop` 正常启动;
不出现消息类型、Placo 或 traceback 错误。`timeout` 到期退出属于预期。
- [ ] **Step 8: 检查 diff 和格式**
```bash
cd /home/robot/WS_xr/src
git diff --check
git status --short
```
Expected: `git diff --check` 无输出;只剩 README、AGENTS 的计划内文档改动。
- [ ] **Step 9: 提交文档**
```bash
cd /home/robot/WS_xr/src
git add README.md AGENTS.md
git commit -m "docs: 更新手柄输入与 Superpowers 规则"
```
Expected: 只提交 README 和 AGENTS;不执行 push 或 merge。
@@ -0,0 +1,151 @@
# RM75 关节反馈与故障恢复设计
## 目标
将当前 RM75 QP 遥操作链路调整为:
- 启动时使用 `rm_get_joint_degree()` 获取实际关节角并初始化 QP。
- 运行时只把 RealMan UDP `joint_position` 作为连续实际关节反馈。
- UDP 短暂超时时保持最后一次已限速的安全关节目标,不生成新运动。
- UDP 持续超时或 CANFD 发送错误时,按明确的同步、停止和人工恢复流程处理。
- `rm_movej_canfd()` 保持低跟随,控制频率使用 `xr_rm_teleop` 分支的 90 Hz。
不改变现有工作空间/圆柱限位、TCP与关节速度和加速度限制、XR命令超时、安全停止、外设控制及双臂节点名。
## 控制数据源
启动初始化与运行反馈使用不同的数据源:
1. `RealManAdapter` 建立现有唯一厂商连接。
2. 节点同步调用一次 `rm_get_joint_degree()`
3. 查询成功后把7个角度转换为弧度,用于初始化 Placo QP、最后安全目标和关节限速历史。
4. 查询失败时关闭适配器、打印错误并使节点启动失败,不发送 CANFD。
5. 正常运行后,QP 的连续实际状态只来自已校验且运动状态正常的 UDP `joint_position`
同步查询只用于启动、持续反馈超时恢复和 CANFD 错误恢复,不新增连接,不进行常态轮询。
## 状态与转换
### 正常运行
控制定时器以 90 Hz 执行。每个周期读取最新 UDP 关节快照,同步 QP,执行现有目标生成、安全限位、单步 QP、关节速度/加速度限制,然后调用:
```text
rm_movej_canfd(target_degrees, follow=false, ...)
```
只有已经通过关节限速并成功发送的目标才能成为“最后安全目标”。
### UDP 短暂超时
UDP 快照年龄超过现有 `command_timeout_sec=0.12` 秒、但未达到 `feedback_resync_timeout_sec=0.5` 秒时:
- 不使用过期反馈同步 QP。
- 不运行目标生成和 QP。
- 不更新任何目标、滤波器或限速历史。
- 若超时前正在遥操作且已有成功发送的安全目标,以 90 Hz 原样重发该目标。
- 若超时前未在遥操作或没有成功发送的目标,保持停止,不开始 CANFD 输出。
- 首次进入时打印节流后的警告。
机械臂报警、关节掉使能、关节错误或非有限关节值不是普通超时,仍立即执行安全停止。
### UDP 持续超时
UDP 快照年龄达到 0.5 秒时,每次中断只同步调用一次 `rm_get_joint_degree()`
- 查询成功:用实际角度重置 QP、最后安全目标和关节限速历史;不生成新运动,继续保持并等待 UDP 恢复。
- 查询失败:调用 slow-stop,停止 CANFD,进入锁存故障并打印错误。
同一次中断不会反复查询。收到新的有效 UDP 反馈后,查询标志才复位。
### UDP 恢复
UDP 恢复后先持续同步实际关节状态,但不能直接恢复运动:
1. 当前 Grip 必须松开。
2. 节点清除重新使能要求。
3. 操作者再次按下 Grip,节点以新的手柄和机械臂实际位姿建立相对控制起点。
### CANFD 错误
`rm_movej_canfd()` 返回错误或抛出异常时:
1. 立即停止后续 CANFD 发送。
2. 调用 slow-stop。
3. 打印包含机械臂名称、命令名称和原始错误的终端错误日志。
4. 调用 `rm_get_joint_degree()` 查询实际关节角。
5. 查询成功时重置 QP和关节命令历史,但不再发送保持命令;等待有效 UDP 和 Grip 松开后重新按下。
6. 查询失败时进入锁存故障并打印查询错误。
### 锁存故障
锁存故障只作用于发生错误的机械臂节点:
- 控制定时器不再查询、运行 QP或发送 CANFD。
- slow-stop 只发送一次。
- 后续 UDP 恢复或 Grip 操作不能自动解锁。
- 终端保留明确错误信息,但不在每个周期重复刷屏。
- 操作者检查后必须重启对应遥操作节点才能恢复。
## 代码边界
### `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py`
- 给真实与 mock 适配器增加同步关节角查询能力。
- 复用现有厂商连接。
- 校验返回码、数量和有限值,统一返回弧度。
- 保留 UDP 回调作为运行时快照来源。
### `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- 启动时查询并初始化 QP。
- 增加 `feedback_resync_timeout_sec` 参数,默认 0.5 秒。
- 校验 `feedback_resync_timeout_sec > command_timeout_sec > 0`
- 在现有控制周期内加入保持、一次性重新同步、等待 Grip 重使能和锁存判断。
- 复用现有 `_safe_stop()`、Grip 重使能和关节限速逻辑,不新增状态机类。
### 配置
以下配置的 `control_rate_hz` 从 125 Hz 改为 90 Hz,并增加相同的 0.5 秒持续超时参数:
- `xr_rm_bringup/config/dual_arm_rm75.yaml`
- `xr_rm_bringup/config/left_arm_rm75.yaml`
- `xr_rm_bringup/config/right_arm_rm75.yaml`
三份配置继续使用 `follow: false`,双臂节点名保持 `left_arm_teleop``right_arm_teleop`
## 错误日志
以下转换必须写入 ROS2 终端日志:
- 启动关节查询失败:`error`
- 首次进入 UDP 短暂超时:`warn`
- 持续超时查询开始及成功:`warn`/`info`
- 持续超时查询失败并锁存:`error`
- CANFD 发送失败:`error`
- CANFD 后关节查询失败并锁存:`error`
- UDP 恢复并等待 Grip 人工重使能:`info`
日志包含机械臂名称和失败阶段;周期性路径使用状态转换或节流避免刷屏。
## 测试与验证
使用现有 mock 和单元测试完成,不连接真机:
1. 适配器正确解析 `rm_get_joint_degree()` 成功结果,并拒绝错误码、错误数量和 NaN/Inf。
2. 启动查询结果初始化 QP 和安全目标;查询失败时节点不能进入控制。
3. 0.12~0.5 秒反馈超时期间不调用 QP,只重发同一安全目标。
4. 0.5 秒持续超时只查询一次;成功后等待 UDP 与 Grip,失败后锁存。
5. CANFD 错误后停止发送并查询;查询成功要求 Grip 重使能,查询失败锁存。
6. 机械臂报警或掉使能仍立即停止,不能进入保持路径。
7. 三份配置均使用 90 Hz、0.5 秒持续超时和低跟随。
在工作空间根目录 `/home/robot/WS_xr` 执行:
```bash
source /opt/ros/humble/setup.bash
pytest src/xr_rm_teleop/test/test_initial_joint_pose.py
pytest src/xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py
pytest src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py
colcon build --symlink-install
```
@@ -0,0 +1,192 @@
# RM75 QP 收敛与低跟随稳定性优化设计
## 背景
右臂真机以90 Hz、`follow: false`运行时,用户观察到:
- 手柄移动约10 cm后,`target_pose`很快稳定;
- `current_pose`仍需约3秒缓慢追赶;
- 运动过程中机械臂存在肉眼可见的轻微晃动。
现场 timing 日志同时表明:
- 控制周期约11.111 ms
- 控制回调平均约2.6 ms,最大约6.0 ms
- QP平均约0.39 ms
- CANFD发送平均约0.21 ms
- UDP实际关节反馈平均约25 ms一帧,即约40 Hz。
因此,控制线程、QP单次计算和CANFD调用本身没有耗尽90 Hz周期;慢速发生在
`target_pose`生成之后。
## 根因
当前 `PlacoIkSolver.solve()` 每次只调用一次:
```python
self._solver.solve(True)
```
该调用把一次QP增量应用为 `q + Δq`。与此同时,90 Hz控制循环每次都会先用
最新实际关节反馈重置Placo模型。由于实际反馈约40 Hz,同一帧反馈通常会被重复
使用两到三次。
结果是每次下发的关节目标只位于实际关节角前方一小步,而不是当前TCP目标对应的
收敛关节解。低跟随控制器持续追逐这个短距离移动点,表现为:
- 对稳定TCP目标呈缓慢的渐近追赶;
- 实际反馈每约25 ms更新一次时,关节目标随反馈发生台阶式修正;
- 低跟随内部平滑与台阶式关节目标叠加,形成轻微晃动。
本地RM75模型对照结果支持该判断:从右臂初始姿态求解7 cm平移目标时,单次QP
只产生约7.6 mm TCP位移;在同一次逆解中连续迭代30次后,目标误差可降至接近
零,计算耗时约3.56 ms。
## 目标
保持现有安全基线并实现:
- 手柄移动10 cm后,机械臂约1秒内稳定到位;
- 运动和到位后无持续肉眼可见晃动;
- 控制频率保持90 Hz
- `rm_movej_canfd()`保持低跟随;
- 运行时仍以UDP `joint_position`作为实际关节反馈;
- 保留工作空间、圆柱、TCP速度、姿态速度、关节速度与关节加速度限制;
- 保留反馈超时、CANFD错误恢复、Grip重新使能和安全停止逻辑。
## 不在本次范围
- 不启用高跟随;
- 不提高TCP或关节安全上限;
- 不修改XR手柄滤波和坐标映射;
- 不修改UDP反馈周期或增加反馈预测器;
- 不新增线程、RealMan连接、依赖或状态机;
- 不处理双臂碰撞检测。
## 方案比较
### 方案一:有限次数迭代QP
每个控制周期仍从实际关节角开始,但在一次 `solve()` 调用内部迭代QP,直到TCP
目标收敛或达到固定迭代上限。得到的完整关节目标继续经过现有关节速度与加速度
限幅后才发送。
优点:
- 直接修复单步QP只生成近距离移动点的根因;
- 不需要预测状态,不会在反馈中断时继续外推;
- 复用现有限速、错误回退和CANFD发送路径;
- 本地测量表明计算量可放入90 Hz周期。
缺点:
- 单周期QP耗时会高于当前单步求解;
- 不可达目标需要明确的未收敛处理。
### 方案二:反馈帧之间维护预测关节状态
仅在新UDP反馈到达时校正模型,其余90 Hz周期从上一条关节命令继续积分QP。
优点:
- 每周期仍只求解一次QP
- 可避免同一反馈帧反复重置模型。
缺点:
- 引入预测状态、反馈校正和漂移处理;
- 反馈与预测偏差可能在校正时产生新的关节跳动;
- 超时与恢复逻辑需要同时管理实际状态和预测状态。
### 方案三:只调整滤波、速度或高跟随参数
`target_pose`已经快速稳定,继续提高 `max_linear_speed` 或减小目标滤波不能解决
下游渐近追赶。启用高跟随则违反本次低跟随约束。
## 决策
采用方案一。它在不引入预测状态的情况下直接修复根因,改动范围只涉及Placo
求解器及其测试。
## 控制数据流
正常运行时的数据流调整为:
```text
UDP实际关节反馈
→ 更新Placo实际关节状态和current_pose
→ 现有XR相对位姿、工作空间、圆柱、滤波和TCP限速
→ 有限次数迭代QP,得到收敛关节目标
→ 现有关节速度与加速度限幅
→ rm_movej_canfd(..., follow=false)
```
反馈短暂超时仍只以90 Hz重发最后一次已通过限速的关节目标,不运行QP。反馈持续
超时和CANFD错误仍沿用现有同步、停止与故障锁存逻辑。
## QP迭代规则
`PlacoIkSolver.solve()`按以下规则执行:
1. 校验目标变换。
2. 记录本次内部迭代前的关节状态。
3. 调用一次 `self._solver.solve(True)`
4. 更新Placo运动学。
5. 校验本次候选关节状态:
- 7个有限数值;
- 不违反RM75关节位置限制;
- 本次数值迭代步长不超过Placo按 `dt=1/90` 应用的URDF关节速度限制。
6. 使用位置任务与姿态任务的 `error_norm()`检查收敛:
- 位置误差不超过1 mm
- 姿态误差不超过0.005 rad。
7. 未收敛则继续迭代,最多30次。
30次后仍未收敛,或任一迭代产生非法结果时,抛出异常。节点复用现有
`_solve_joint_target()`错误路径,在终端限频打印QP失败原因,并保持上一组安全
关节目标。
内部迭代得到的是逆解目标,不会直接绕过发送限速。最终下发仍必须经过
`_limit_joint_command_step()`,因此每个90 Hz真实命令继续满足现有
`joint_max_speed``joint_max_acc`
## 晃动抑制
本次不再叠加新的低通滤波器。晃动通过两层现有机制抑制:
1. QP先收敛到当前TCP目标对应的关节解,避免关节目标随40 Hz反馈只前进一小步;
2. 最终关节目标由现有关节速度与加速度限幅器生成连续90 Hz命令。
若真机仍存在晃动,再根据“目标关节角与实际关节角误差”追加诊断;本次不预先
引入预测器或额外滤波。
## 性能与安全验收
自动验证:
- 7 cm可达TCP平移目标在一次 `solve()` 后位置误差不超过1 mm
- 姿态误差满足0.005 rad阈值;
- 非法结果和未收敛目标继续触发现有安全回退;
- 关节命令速度与加速度限幅测试继续通过;
- `xr_rm_teleop`全部pytest通过;
- `colcon build --symlink-install`通过;
- `arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true`正常启动。
真机由用户验证:
- 手柄快速移动10 cm并保持不动,机械臂约1秒内稳定;
- 无持续肉眼可见晃动;
- 连续四个5秒 timing 窗口中 `total` 最大值低于11.111 ms
- 无QP失败、反馈超时、CANFD错误或故障锁存日志;
- 松开Grip后仍立即退出遥操作并执行安全停止。
若单周期 `total` 达到或超过11.111 ms,停止真机运动并降低最大QP迭代次数,
不得通过提高控制频率或关闭安全检查规避计算超时。
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py`
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_placo_transforms.py`
- 如现有QP失败测试需要补充未收敛原因断言,只精确修改
`xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
不修改三份机械臂YAML、RealMan适配器、launch、UI、依赖或公开入口。
@@ -0,0 +1,99 @@
# RM75 关节命令提前制动设计
## 背景
右臂真机保持 90 Hz 和 `follow: false`。有界迭代 QP 提高跟随速度后,手柄上下
移动约 10 mm 时出现整臂剧烈晃动,并且到达目标后仍持续振荡。
现场日志表明控制计算未超时,但存在少量 QP 未收敛警告。离线检查确认:
- 手柄上下移动按现有映射对应机器人 X 方向;
- 当前初始姿态的关节雅可比条件数约为 116,该方向的逆解对关节运动较敏感;
- 机器人 X 方向 10 mm 的收敛逆解可能包含最大约 17° 的关节变化;
- 现有关节命令限幅器只限制速度和加速度,没有根据剩余距离提前制动。
固定 10° 关节目标的离线复现中,现有限幅器运行 3 秒后仍处于约 10.56°、
-20°/s,证明稳定目标本身也会被反复越过。这与真机“到位后继续晃动”的现象
一致。
## 目标
- 关节目标稳定后,90 Hz 关节命令提前减速并停止在目标上;
- 不再因命令限幅器反复越过目标而持续振荡;
- 保留当前较快的有界迭代 QP
- 保留现有关节最大速度和最大加速度限制;
- 保持 `rm_movej_canfd(..., follow=false)`
- 不改变 UDP 反馈、超时保持、CANFD 错误恢复和安全停止行为。
## 不在本次范围
- 不修改 QP 迭代次数、收敛阈值或失败回退;
- 不修改初始姿态、XR 坐标映射或姿态控制;
- 不增加奇异点阻尼、预测器、新线程、新依赖或新 ROS 参数;
- 不修改三份机械臂 YAML、RealMan 适配器、launch 或 UI
- 不连接真机,不由 Codex 发送运动命令。
若修复制动后机械臂运动已经平稳,但上下运动仍伴随不可接受的整臂大幅构型变化,
再单独设计奇异点处理;本次不把两个问题混在同一改动中。
## 方案
只修改 `SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step()`
现有逻辑在目标仍位于运动方向前方时持续加速,只有到达或越过目标后才开始反向
减速。新逻辑对每个关节使用同一组现有状态:
- 上一次已发送的关节目标;
- 上一次关节命令速度;
- 当前 QP 关节目标;
- 现有关节最大速度、最大加速度和控制周期。
每周期按以下规则生成命令:
1. 计算关节剩余距离和单周期最大速度变化
`velocity_step = max_acceleration * dt`
2. 根据 90 Hz 离散积分规则,计算“本周期再加速一次、随后以最大允许减速度制动”
所需的总距离。
3. 若关节正在朝目标运动,并且剩余距离已经不大于该制动距离,则本周期开始减速;
否则继续朝目标加速,但不超过现有最大速度。
4. 使用 `velocity_step` 限制本周期速度变化,保持现有加速度上限。
5. 使用新速度积分得到本周期关节目标。
6. 当关节已经停下且剩余距离不超过一个最大加速度位移
`max_acceleration * dt²` 时,在不违反单周期加速度限制的前提下精确落到目标,
避免离散步长形成极小往复振荡。
该逻辑只负责命令轨迹制动,不改变 QP 输出。对于持续移动的目标,若目标突然越过
当前命令位置,控制器仍优先遵守加速度限制,以最大允许减速度反向;不会为禁止
瞬时越界而跳变速度。
## 安全行为
- 每周期命令速度绝对值不超过 `joint_max_speed`
- 相邻周期间速度变化不超过 `joint_max_acc * dt`
- 输出继续校验 NaN 和 Inf
- QP 异常仍保持上一组安全目标并在终端限频打印警告;
- UDP 短暂超时仍以 90 Hz 重发最后一次已限速目标,不运行 QP;
- UDP 持续超时、CANFD 错误、Grip 重新使能和安全停止逻辑保持不变。
## 测试
先增加失败测试,再修改实现:
1. 对固定 10° 关节目标连续运行限幅器,验证命令不越过目标并最终停止;
2. 在整个序列中验证速度不超过现有上限;
3. 验证相邻命令速度变化不超过现有加速度上限;
4. 保留现有“从静止开始限制首周期加速度”测试;
5. 运行 `xr_rm_teleop` 全部测试;
6. 按项目规则运行 `colcon build --symlink-install`
7. 使用 `arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true`验证 90 Hz、低跟随和启动路径。
真机只由用户分阶段验证:先小位移、低风险姿态,确认不再到位后持续振荡,再逐步
增加位移。若仍有明显整臂构型变化但不再振荡,应停止扩大位移并转入奇异点处理,
不得通过提高速度、加速度或启用高跟随规避。
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- 修改 `xr_rm_teleop/test/test_joint_control.py`
- 新增本中文设计文档;
- 后续新增一份中文实施计划。
@@ -0,0 +1,176 @@
# RM75 QP 阈值与 UDP 反馈周期修复设计
## 背景
右臂真机在 90 Hz、`follow: false` 遥操过程中频繁出现两类警告:
```text
QP did not converge after 30 iterations:
position_error=0.001245~0.001609 m
UDP关节反馈超时,保持最后安全目标。
```
现场 timing 日志同时表明:
- 控制回调最大约 5.1 ms,没有耗尽 11.111 ms 周期;
- UDP 反馈间隔均值约 25 ms,即实际约 40 Hz;
- UDP 间隔存在 37~71 ms 的明显抖动;
- UDP 短暂超时后约 44 ms 收到新帧,但现有安全状态机要求先松开 Grip。
因此,控制线程计算量不是这两类警告的原因。
## 根因
### QP 近阈值失败
当前 QP 最多迭代 30 次,并要求:
```text
位置误差 <= 1 mm
姿态误差 <= 0.005 rad
```
现场失败时姿态误差约 0.0007 rad,已经满足要求;位置误差仅比 1 mm 高
0.245~0.609 mm。30 次迭代中的每一步已经通过关节有限值、关节位置限制和单步
速度限制校验,但最终结果仍因严格的 1 mm 判定被整体丢弃。
用户已明确确认 2 mm 位置残差可接受;该数值也与现有 1 mm 手柄位置死区处于
同一量级。将位置收敛阈值改为 2 mm,可以接收现场这类安全的近收敛
结果,同时继续拒绝此前出现过的 7.5 mm 等明显未收敛结果。
### UDP 周期单位错误
项目参数 `realtime_push_cycle_ms` 的单位是毫秒,三份机械臂配置均填写 `5`
当前适配器把这个值原样传给:
```python
rm_realtime_push_config_t(cycle, ...)
```
但睿尔曼 SDK 的 `cycle` 单位不是毫秒,而是 5 ms 的倍数。因此:
```text
当前传入 cycle=5
实际周期 = 5 × 5 ms = 25 ms
实际频率 = 40 Hz
```
这与现场 `feedback_interval mean≈25 ms` 完全一致。期望 5 ms 上报时,SDK
参数应为 `cycle=1`
在 120 ms 反馈超时窗口内,25 ms 上报只有约 5 次发送机会;修正为 5 ms 后有
约 24 次发送机会,能显著提高对偶发丢包和调度抖动的容忍度。若网络或 SDK
回调整体停顿超过 120 ms,仍应触发现有安全超时。
## 目标
- QP 位置收敛阈值由 1 mm 调整为 2 mm;
- `realtime_push_cycle_ms: 5` 实际配置成 SDK `cycle=1`,恢复 5 ms 上报;
- UDP 超时警告打印触发时的实际反馈年龄;
- 保持控制频率 90 Hz 和 `follow: false`
- 保持 UDP 短超时保持、持续超时重同步、Grip 重使能、CANFD 恢复和故障锁存;
- 保留工作空间、圆柱、TCP、姿态和关节安全限制。
## 不在本次范围
- 不增加 QP 最大迭代次数;
- 不修改姿态收敛阈值;
- 不放宽 `command_timeout_sec=0.12`
- 不修改 `feedback_resync_timeout_sec=0.5`
- 不允许短超时后自动恢复 Grip
- 不修改三份机械臂 YAML
- 不修改 UDP 目标 IP、端口、线程模式或增加新连接;
- 不处理网卡、交换机或控制器固件问题;
- 不修改用户当前未提交的 `right_arm_rm75.yaml` 参数调整。
## 修改方案
### QP 收敛
`placo_ik_solver.py` 中只修改:
```python
QP_POSITION_TOLERANCE_M = 2e-3
```
30 次迭代、逐步关节安全校验、姿态阈值和未收敛异常格式保持不变。
### UDP 周期换算
保留公开参数 `realtime_push_cycle_ms` 的毫秒语义和“正数且为 5 ms 倍数”的现有
校验。构造 SDK 配置时执行:
```python
sdk_cycle = self._realtime_push_cycle_ms // 5
```
示例:
| 项目参数 | SDK `cycle` | 实际周期 |
|---:|---:|---:|
| 5 ms | 1 | 5 ms |
| 10 ms | 2 | 10 ms |
| 25 ms | 5 | 25 ms |
启动日志仍打印毫秒值,避免把 SDK 内部单位暴露为用户配置。
### UDP 超时日志
首次进入短暂超时时打印:
```text
right_rm75 UDP关节反馈超时(age=xxx.x ms),保持最后安全目标。
```
日志只增加诊断值,不改变节流、保持目标、QP 停止和 Grip 重使能行为。
## 数据流与安全
正常路径:
```text
YAML 5 ms
→ 适配器换算 SDK cycle=1
→ 控制器约每 5 ms UDP 上报
→ 回调校验并缓存 joint_position
→ 90 Hz 控制读取最新实际反馈
→ 最多 30 次 QP,位置阈值 2 mm
→ 现有关节提前制动限幅
→ rm_movej_canfd(..., follow=false)
```
反馈年龄超过 120 ms 时仍停止生成新目标和 QP,以 90 Hz 重发最后安全目标,并
要求 Grip 松开后重新使能。达到 500 ms 时仍只尝试一次
`rm_get_joint_degree()`;失败时仍停止并锁存故障。
## 测试与验证
自动测试:
1. 增加 QP 1.5 mm 位置残差的行为测试,验证其被 2 mm 阈值接受;
2. 保留明显未收敛结果抛出异常的行为;
3. 修改 SDK 配置测试,验证项目 5 ms 参数传入 SDK 时为 `cycle=1`
4. 增加 10 ms 到 `cycle=2` 的换算覆盖;
5. 验证 UDP 超时日志包含实际反馈年龄;
6. 运行 `xr_rm_teleop` 全部测试和姿态控制测试;
7. 运行 `colcon build --symlink-install`
8. 使用 `arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=true`验证启动路径。
真机由用户验证:
- 连续 timing 窗口中 `feedback_interval mean` 从约 25 ms 降到接近 5 ms
- 正常遥操不再频繁出现 UDP 超时;
- 位置残差小于 2 mm 时不再出现 QP 未收敛警告;
- 真正超过 120 ms 的反馈中断仍打印带 `age` 的警告并执行现有安全保持;
- 若修正后仍频繁出现超过 120 ms 的中断,再依据 `age` 和间隔数据排查网络、
SDK 回调或控制器固件,不继续盲目放宽超时。
## 文件范围
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/placo_ik_solver.py`
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/realman_adapter.py`
- 修改 `xr_rm_teleop/xr_rm_teleop/single_arm_velocity_teleop.py`
- 修改相关现有测试;
- 新增本中文设计文档和后续中文实施计划;
- 不修改 YAML、launch、UI 或依赖。
@@ -0,0 +1,140 @@
# XRoboToolkit 手柄输入扩展设计
## 背景
当前 `xrobotoolkit_to_udp_bridge` 已从 XRoboToolkit PC-Service SDK 读取左右
手柄摇杆、主键和副键,但 `udp_controller_receiver` 只把 `grip``trigger`
和位姿写入 `XrController`,其余信息在 UDP 到 ROS2 的转换中丢失。
后续项目会使用 LeRobot 同时记录相机、RM75 状态和手柄输入。本次只补齐当前
明确需要的手柄字段,不实现 LeRobot 录制,不改变现有机械臂控制逻辑。
## 目标
- 将左右手柄摇杆、主键和副键发布到现有 `XrController` 话题。
- 保持现有 `grip``trigger``pose` 的语义及控制行为不变。
- 兼容不包含新增字段的旧 UDP 数据包。
- 使用现有节点、消息和 UDP 协议,不增加依赖或新话题。
- 更新 README 和 AGENTS,记录接口及 Superpowers 的 Git 操作边界。
## 不在本次范围
- Grip 和 Trigger 原始模拟量。
- 菜单键、摇杆按键、SDK 时间戳和 bridge 序号。
- 头显位姿、26 点手部骨骼、身体追踪和 Motion Tracker。
- LeRobot 数据集录制、相机同步和 RM75 状态采集。
- 任何机械臂控制参数、安全逻辑或真机行为修改。
## 方案选择
采用直接扩展 `XrController` 的方案。相比新增 `sensor_msgs/Joy` 话题,该方案
不需要额外同步左右手柄话题;相比继续只保留 UDP JSON,它能让 ROS2 和后续
LeRobot 适配层直接读取类型明确的数据。
修改消息定义后必须重新构建并重启相关节点。重新构建后的现有遥操作代码仍只读取
原字段,不需要修改控制逻辑。
## ROS2 消息格式
`XrController.msg` 使用以下固定顺序:
```text
std_msgs/Header header
string hand
bool grip
float32 trigger
bool primary
bool secondary
float32[2] axis
geometry_msgs/Pose pose
```
字段语义:
- `primary`:左手 X 键,右手 A 键。
- `secondary`:左手 Y 键,右手 B 键。
- `axis`:对应手柄摇杆的 `[x, y]`,每个分量限制在 `[-1.0, 1.0]`
## 数据流
正常链路保持不变:
```text
XRoboToolkit PC-Service SDK
→ xrobotoolkit_to_udp_bridge
→ UDP JSON
→ udp_controller_receiver
→ /xr/left_controller、/xr/right_controller
→ single_arm_velocity_teleop
```
bridge 继续读取 Grip 和 Trigger 模拟量并应用现有滞回,只是不再把未使用的
`grip_value``trigger_value``menu``axis_click` 放入 UDP JSON。
UDP 中的按钮继续使用现有嵌套结构:
```json
{
"grip": true,
"trigger": 0.0,
"axis": [0.2, -0.4],
"buttons": {
"primary": true,
"secondary": false
},
"pos": [0.0, 1.0, 0.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
}
```
`udp_controller_receiver` 将嵌套按钮展平到 ROS2 消息字段。现有遥操作节点忽略
新增字段,因此目标位姿、夹爪触发和安全停止路径均不变化。
## 兼容与异常处理
- 旧 UDP 包缺少 `axis``buttons` 时,发布
`axis=[0.0, 0.0]``primary=false``secondary=false`
- 新增可选字段格式错误时使用上述默认值,不丢弃有效的 Grip、Trigger 和位姿。
- bridge 和 receiver 均将摇杆分量限制在 `[-1.0, 1.0]`
- 旧包中存在 `menu``axis_click` 或其他按钮字段时忽略,不报错。
- `sample_udp_sender` 保持旧格式,用它验证向后兼容,不为本次需求增加新参数。
## 文件范围
- `xr_rm_interfaces/msg/XrController.msg`
- `xr_rm_input/xr_rm_input/xrobotoolkit_to_udp_bridge.py`
- `xr_rm_input/xr_rm_input/udp_controller_receiver.py`
- `xr_rm_input/test/` 下的一份最小兼容性测试
- `README.md`
- `AGENTS.md`
不修改 `xr_rm_teleop` 控制实现及三个机械臂 YAML。
## README 与 AGENTS 规则
README 增加新的手柄字段、UDP 格式和兼容行为说明。
AGENTS 和 README 同时明确:使用 Superpowers 执行任务时,只允许按 skill
工作流创建本地 Git 提交;不得推送、合并或执行其他远程写操作。skill 如需本地
worktree 或配套分支,可以创建,但不得将其合并到其他分支。
## 验证
自动验证包括:
- bridge 生成的 UDP payload 只包含确认保留的按钮和摇杆字段。
- 左手 X/Y 与右手 A/B 正确映射到 `primary/secondary`
- receiver 正确发布新增字段。
- 旧 UDP 包继续发布,新增字段使用默认值。
- 非法新增字段不会阻断现有 Grip、Trigger 和位姿。
-`/home/robot/WS_xr` source ROS2 Humble 后运行相关 pytest。
- 运行 `colcon build --symlink-install`
运行验证只使用 mock,不连接真机、不移动机械臂、不操作夹爪。
## Git 边界
本设计和后续实现可以按 Superpowers 流程创建本地提交。禁止执行 `git push`
创建或合并 PR、合并本地分支以及任何远程写操作。
+4 -2
View File
@@ -11,8 +11,9 @@ left_arm_teleop:
ros__parameters:
arm_name: left_rm75
controller_topic: /xr/left_controller
control_rate_hz: 125.0
control_rate_hz: 90.0
command_timeout_sec: 0.12
feedback_resync_timeout_sec: 0.5
# 位姿目标生成与平滑参数。
scale: 0.75
@@ -68,8 +69,9 @@ right_arm_teleop:
ros__parameters:
arm_name: right_rm75
controller_topic: /xr/right_controller
control_rate_hz: 125.0
control_rate_hz: 90.0
command_timeout_sec: 0.12
feedback_resync_timeout_sec: 0.5
scale: 0.75
deadband_m: 0.001
+2 -1
View File
@@ -5,8 +5,9 @@ single_arm_velocity_teleop:
ros__parameters:
arm_name: left_rm75
controller_topic: /xr/left_controller
control_rate_hz: 125.0
control_rate_hz: 90.0
command_timeout_sec: 0.12
feedback_resync_timeout_sec: 0.5
# 手柄相对位姿 -> 目标 TCP 位姿;随后做目标低通、姿态低通和单帧步长限制。
scale: 1.0
+2 -1
View File
@@ -5,8 +5,9 @@ single_arm_velocity_teleop:
ros__parameters:
arm_name: right_rm75
controller_topic: /xr/right_controller
control_rate_hz: 125.0
control_rate_hz: 90.0
command_timeout_sec: 0.12
feedback_resync_timeout_sec: 0.5
scale: 0.7
deadband_m: 0.001
+122
View File
@@ -0,0 +1,122 @@
import math
from types import SimpleNamespace
from builtin_interfaces.msg import Time
from xr_rm_input.udp_controller_receiver import UdpControllerReceiver
from xr_rm_input.xrobotoolkit_to_udp_bridge import (
_buttons_payload,
_controller_payload,
_stop_controller_payload,
)
def _receiver_without_socket() -> UdpControllerReceiver:
receiver = object.__new__(UdpControllerReceiver)
receiver._quat_order = "xyzw"
receiver.get_clock = lambda: SimpleNamespace(
now=lambda: SimpleNamespace(to_msg=lambda: Time())
)
return receiver
def test_bridge_payload_contains_only_selected_controller_inputs() -> None:
buttons = _buttons_payload(
primary=lambda: True,
secondary=lambda: False,
)
payload = _controller_payload(
hand="left",
pose=[1.0, 2.0, 3.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
axis=[2.0, -2.0],
buttons=buttons,
grip_pressed=True,
trigger_pressed=False,
)
assert payload == {
"hand": "left",
"grip": True,
"trigger": 0.0,
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
"pose_valid": True,
"pose_source": "xrobotoolkit",
"axis": [1.0, -1.0],
"buttons": {
"primary": True,
"secondary": False,
},
}
def test_stop_payload_uses_neutral_selected_inputs() -> None:
payload = _stop_controller_payload("right")
assert payload["axis"] == [0.0, 0.0]
assert payload["buttons"] == {
"primary": False,
"secondary": False,
}
assert "grip_value" not in payload
assert "trigger_value" not in payload
def test_receiver_publishes_selected_controller_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 1.0,
"axis": [2.0, -2.0],
"buttons": {
"primary": True,
"secondary": False,
},
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"left",
)
assert msg.primary is True
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [1.0, -1.0]
def test_receiver_defaults_invalid_optional_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 0.4,
"axis": [math.nan, 0.0],
"buttons": [],
"pos": [1.0, 2.0, 3.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"right",
)
assert msg.primary is False
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [0.0, 0.0]
assert msg.grip is True
assert abs(msg.trigger - 0.4) < 1e-6
assert msg.pose.position.x == 1.0
assert msg.pose.position.y == 2.0
assert msg.pose.position.z == 3.0
def test_receiver_defaults_missing_legacy_optional_inputs() -> None:
msg = _receiver_without_socket()._payload_to_msg(
{
"grip": True,
"trigger": 0.0,
"pos": [0.0, 1.0, 0.0],
"quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0],
},
"left",
)
assert msg.primary is False
assert msg.secondary is False
assert list(msg.axis) == [0.0, 0.0]
assert msg.grip is True
@@ -1,10 +1,11 @@
"""XR 手柄 UDP 接收节点。
从 UDP JSON 数据包中解析左右手柄位姿、握持键和扳机值,并发布为
`xr_rm_interfaces/XrController` 消息,供遥操作和夹爪节点订阅。
从 UDP JSON 数据包中解析左右手柄位姿、Grip、Trigger、摇杆和主副按键,
并发布为 `xr_rm_interfaces/XrController` 消息,供遥操作和夹爪节点订阅。
"""
import json
import math
import socket
from collections.abc import Iterable, Mapping
from typing import Any
@@ -124,6 +125,8 @@ class UdpControllerReceiver(Node):
pos, quat = self._extract_pose(payload)
if len(pos) != 3 or len(quat) != 4:
raise ValueError("expected pos[3] and quat[4]")
axis = self._optional_axis(payload.get("axis"))
primary, secondary = self._optional_buttons(payload.get("buttons"))
msg = XrController()
msg.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
@@ -144,6 +147,9 @@ class UdpControllerReceiver(Node):
msg.grip = grip
msg.trigger = self._clamp_float(payload.get("trigger", 0.0), 0.0, 1.0)
msg.primary = primary
msg.secondary = secondary
msg.axis = axis
msg.pose.position.x = float(pos[0])
msg.pose.position.y = float(pos[1])
msg.pose.position.z = float(pos[2])
@@ -213,6 +219,28 @@ class UdpControllerReceiver(Node):
raise ValueError("expected 3D position")
return [float(item) for item in vector]
@staticmethod
def _optional_axis(value: Any) -> list[float]:
try:
axis = [float(item) for item in value]
except (TypeError, ValueError):
return [0.0, 0.0]
if len(axis) != 2 or not all(math.isfinite(item) for item in axis):
return [0.0, 0.0]
return [
min(max(axis[0], -1.0), 1.0),
min(max(axis[1], -1.0), 1.0),
]
@classmethod
def _optional_buttons(cls, value: Any) -> tuple[bool, bool]:
if not isinstance(value, Mapping):
return False, False
return (
cls._as_bool(value.get("primary", False)),
cls._as_bool(value.get("secondary", False)),
)
def _quaternion(self, value: Any) -> list[float]:
if isinstance(value, Mapping):
if self._quat_order == "wxyz":
@@ -1,8 +1,8 @@
"""XRoboToolkit SDK 到当前 UDP controller JSON 协议的桥接脚本。
该脚本运行在安装了 `xrobotoolkit_sdk` Python 环境中从官方
XRoboToolkit PC-Service SDK 读取 PICO 左右手柄 pose / grip / trigger
再发送现有 `udp_controller_receiver` 兼容的 UDP JSON
XRoboToolkit PC-Service SDK 读取 PICO 左右手柄 poseGripTrigger
摇杆和主副按键再发送 `udp_controller_receiver` 兼容的 UDP JSON
"""
import argparse
@@ -94,8 +94,6 @@ def _controller_payload(
*,
hand: str,
pose: Any,
grip_value: Any,
trigger_value: Any,
axis: Any,
buttons: dict[str, bool],
grip_pressed: bool,
@@ -103,8 +101,6 @@ def _controller_payload(
pose_valid: bool = True,
) -> dict[str, Any]:
pos, quat = _pose_to_pos_quat(pose) if pose_valid else (ZERO_POS.copy(), IDENTITY_QUAT.copy())
grip_float = _clamp_float(grip_value, 0.0, 1.0)
trigger_float = _clamp_float(trigger_value, 0.0, 1.0)
return {
"hand": hand,
"grip": pose_valid and grip_pressed,
@@ -113,8 +109,6 @@ def _controller_payload(
"quat": quat,
"pose_valid": pose_valid,
"pose_source": POSE_SOURCE,
"grip_value": grip_float,
"trigger_value": trigger_float,
"axis": _safe_axis(axis),
"buttons": buttons,
}
@@ -129,15 +123,10 @@ def _stop_controller_payload(hand: str) -> dict[str, Any]:
"quat": IDENTITY_QUAT.copy(),
"pose_valid": False,
"pose_source": POSE_SOURCE,
"grip_value": 0.0,
"trigger_value": 0.0,
"axis": [0.0, 0.0],
"buttons": {
"grip": False,
"primary": False,
"secondary": False,
"menu": False,
"axis_click": False,
},
}
@@ -181,18 +170,12 @@ def _send_stop_packets(
def _buttons_payload(
*,
grip: bool,
primary: Callable[[], Any],
secondary: Callable[[], Any],
menu: Callable[[], Any],
axis_click: Callable[[], Any],
) -> dict[str, bool]:
return {
"grip": grip,
"primary": _safe_bool(primary),
"secondary": _safe_bool(secondary),
"menu": _safe_bool(menu),
"axis_click": _safe_bool(axis_click),
}
@@ -321,15 +304,10 @@ def main(argv: Sequence[str] | None = None) -> None:
"left": _controller_payload(
hand="left",
pose=xrt.get_left_controller_pose(),
grip_value=left_grip_value,
trigger_value=left_trigger_value,
axis=xrt.get_left_axis(),
buttons=_buttons_payload(
grip=left_grip,
primary=xrt.get_X_button,
secondary=xrt.get_Y_button,
menu=xrt.get_left_menu_button,
axis_click=xrt.get_left_axis_click,
),
grip_pressed=left_grip,
trigger_pressed=left_trigger,
@@ -337,15 +315,10 @@ def main(argv: Sequence[str] | None = None) -> None:
"right": _controller_payload(
hand="right",
pose=xrt.get_right_controller_pose(),
grip_value=right_grip_value,
trigger_value=right_trigger_value,
axis=xrt.get_right_axis(),
buttons=_buttons_payload(
grip=right_grip,
primary=xrt.get_A_button,
secondary=xrt.get_B_button,
menu=xrt.get_right_menu_button,
axis_click=xrt.get_right_axis_click,
),
grip_pressed=right_grip,
trigger_pressed=right_trigger,
+5
View File
@@ -1,5 +1,10 @@
std_msgs/Header header
string hand
bool grip
float32 trigger
bool primary
bool secondary
float32[2] axis
geometry_msgs/Pose pose
+77 -3
View File
@@ -202,6 +202,60 @@ def _install_fake_sdk(monkeypatch, *, push_return=0, send_feedback=True):
return SimpleNamespace(RoboticArm=FakeArm)
def test_joint_degree_query_returns_validated_radians() -> None:
class FakeArm:
def rm_get_joint_degree(self):
return 0, [0.0, 10.0, -20.0, 30.0, -40.0, 50.0, -60.0]
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
8080,
0,
"127.0.0.1",
8090,
)
adapter._arm = FakeArm()
snapshot = adapter.read_joint_state()
assert snapshot.positions == pytest.approx(
[math.radians(value) for value in [0, 10, -20, 30, -40, 50, -60]]
)
assert snapshot.read_duration_ms is not None
@pytest.mark.parametrize(
"result",
[
(7, [0.0] * 7),
(0, [0.0] * 6),
(0, [0.0, 0.0, 0.0, math.nan, 0.0, 0.0, 0.0]),
],
)
def test_joint_degree_query_rejects_sdk_errors_and_invalid_values(result) -> None:
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
8080,
0,
"127.0.0.1",
8090,
)
adapter._arm = SimpleNamespace(rm_get_joint_degree=lambda: result)
with pytest.raises((RuntimeError, ValueError)):
adapter.read_joint_state()
def test_mock_joint_query_uses_current_mock_positions() -> None:
adapter = MockRealManAdapter([1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0])
snapshot = adapter.read_joint_state()
assert snapshot.positions == pytest.approx(
[math.radians(value) for value in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]]
)
def test_udp_feedback_is_cached_in_radians(monkeypatch) -> None:
monotonic = iter([10.0, 10.005])
monkeypatch.setattr(realman_adapter.time, "monotonic", lambda: next(monotonic))
@@ -253,7 +307,12 @@ def test_invalid_udp_feedback_does_not_replace_snapshot(state) -> None:
adapter._on_realtime_arm_state(state)
assert adapter.get_latest_joint_state() == before
after = adapter.get_latest_joint_state()
assert after is not None
assert before is not None
assert after.positions == before.positions
assert after.received_at == before.received_at
assert after.motion_ready is False
def test_udp_joint_fault_marks_snapshot_unready() -> None:
@@ -353,7 +412,15 @@ def test_udp_fault_and_recovery_are_logged_once_per_transition() -> None:
assert len([message for message in logger.infos if "恢复正常" in message]) == 1
def test_connect_configures_udp_feedback_and_waits_for_first_frame(monkeypatch) -> None:
@pytest.mark.parametrize(
("cycle_ms", "sdk_cycle"),
[(5, 1), (10, 2)],
)
def test_connect_converts_udp_feedback_cycle_to_sdk_units(
monkeypatch,
cycle_ms,
sdk_cycle,
) -> None:
fake_sdk = _install_fake_sdk(monkeypatch)
adapter = RealManAdapter(
"127.0.0.1",
@@ -361,6 +428,7 @@ def test_connect_configures_udp_feedback_and_waits_for_first_frame(monkeypatch)
0,
"192.168.192.148",
8090,
realtime_push_cycle_ms=cycle_ms,
configure_safety_limits=False,
)
@@ -368,7 +436,13 @@ def test_connect_configures_udp_feedback_and_waits_for_first_frame(monkeypatch)
arm = fake_sdk.RoboticArm.instance
assert arm is not None
assert arm.config.args == (5, True, 8090, 0, "192.168.192.148")
assert arm.config.args == (
sdk_cycle,
True,
8090,
0,
"192.168.192.148",
)
assert arm.callback is adapter._realtime_callback
assert adapter.get_latest_joint_state() is not None
assert not hasattr(adapter, "_feedback_thread")
+316 -66
View File
@@ -30,34 +30,184 @@ class FakeTime:
return SimpleNamespace(nanoseconds=0)
def test_missing_or_stale_feedback_does_not_enable_qp() -> None:
def test_startup_joint_query_initializes_qp_and_command_history() -> None:
positions = [0.1] * 7
pose = np.eye(4)
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._command_timeout_sec = 0.12
teleop._adapter = SimpleNamespace(get_latest_joint_state=lambda: None)
assert teleop._fresh_joint_state() is None
teleop._arm_name = "right_rm75"
teleop._adapter = SimpleNamespace(
get_latest_joint_state=lambda: JointStateSnapshot(
[0.0] * 7,
time.monotonic() - 1.0,
read_joint_state=lambda: JointStateSnapshot(
positions,
time.monotonic(),
)
)
assert teleop._fresh_joint_state() is None
teleop._ik_solver = SimpleNamespace(
update_joint_state=lambda joints: pose
)
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
teleop._initialize_joint_state()
assert teleop._latest_joint_positions == positions
assert teleop._last_valid_joint_target == positions
assert teleop._last_joint_command_target == positions
assert teleop._last_joint_command_velocity == [0.0] * 7
assert teleop._last_current_pose is pose
def test_disabled_joint_feedback_does_not_enable_qp() -> None:
def test_startup_joint_query_failure_closes_adapter() -> None:
class FailingAdapter:
def __init__(self):
self.close_calls = 0
def read_joint_state(self):
raise RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
def close(self):
self.close_calls += 1
errors = []
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._command_timeout_sec = 0.12
teleop._adapter = SimpleNamespace(
get_latest_joint_state=lambda: JointStateSnapshot(
teleop._arm_name = "left_rm75"
teleop._adapter = FailingAdapter()
teleop.get_logger = lambda: SimpleNamespace(
error=lambda message: errors.append(message)
)
with pytest.raises(RuntimeError, match="code 7"):
teleop._initialize_joint_state()
assert teleop._adapter.close_calls == 1
assert "left_rm75" in errors[0]
assert "启动关节同步失败" in errors[0]
def _timeout_teleop(adapter) -> SingleArmVelocityTeleop:
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._adapter = adapter
teleop._arm_name = "right_rm75"
teleop._follow = False
teleop._active = True
teleop._joint_feedback_ready = True
teleop._grip_rearm_required = False
teleop._feedback_resync_attempted = False
teleop._control_fault_latched = False
teleop._last_joint_command_target = [0.1] * 7
teleop._last_joint_command_velocity = [0.0] * 7
teleop._latest_joint_positions = [0.1] * 7
teleop._last_valid_joint_target = [0.1] * 7
teleop._last_current_pose = np.eye(4)
teleop._controller_start = None
teleop._controller_orientation_start = None
teleop._robot_start_transform = None
teleop._filtered_target = None
teleop._filtered_orientation_target = None
teleop._last_sent_target = None
teleop._last_sent_orientation = None
teleop._last_command_time = None
teleop._ik_solver = SimpleNamespace(
update_joint_state=lambda joints: np.eye(4)
)
teleop._stop_sent = False
teleop._feedback_resync_timeout_sec = 0.5
teleop._publish_stop_debug = lambda: None
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
return teleop
def test_missing_or_disabled_joint_snapshot_is_not_motion_ready() -> None:
assert not SingleArmVelocityTeleop._joint_snapshot_is_motion_ready(None)
assert not SingleArmVelocityTeleop._joint_snapshot_is_motion_ready(
JointStateSnapshot(
[0.0] * 7,
time.monotonic(),
motion_ready=False,
)
)
assert teleop._fresh_joint_state() is None
def test_short_udp_timeout_repeats_last_limited_target_without_query() -> None:
sends = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: sends.append(
(list(joints), follow)
),
read_joint_state=lambda: pytest.fail("query must not run"),
stop=lambda: pytest.fail("stop must not run"),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
warnings = []
teleop.get_logger = lambda: SimpleNamespace(
warn=lambda message: warnings.append(message)
)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.2)
assert sends == [([0.1] * 7, False)]
assert teleop._last_joint_command_target == [0.1] * 7
assert teleop._grip_rearm_required
assert warnings == [
"right_rm75 UDP关节反馈超时(age=200.0 ms),保持最后安全目标。"
]
def test_short_udp_timeout_without_active_target_stays_stopped() -> None:
stop_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: pytest.fail(
"inactive control must not start CANFD output"
),
read_joint_state=lambda: pytest.fail("query must not run"),
stop=lambda: stop_calls.append(True),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._active = False
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.2)
assert len(stop_calls) == 1
def test_persistent_udp_timeout_queries_once_and_holds_actual_position() -> None:
sends = []
query_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: sends.append(list(joints)),
read_joint_state=lambda: (
query_calls.append(True)
or JointStateSnapshot([0.2] * 7, time.monotonic())
),
stop=lambda: None,
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.5)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.6)
assert len(query_calls) == 1
assert sends == [[0.2] * 7, [0.2] * 7]
assert teleop._last_valid_joint_target == [0.2] * 7
assert teleop._last_joint_command_velocity == [0.0] * 7
def test_persistent_udp_timeout_query_failure_latches_control() -> None:
stop_calls = []
adapter = SimpleNamespace(
send_joint_target=lambda joints, follow: pytest.fail(
"CANFD must stop after query failure"
),
read_joint_state=lambda: (_ for _ in ()).throw(
RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
),
stop=lambda: stop_calls.append(True),
)
teleop = _timeout_teleop(adapter)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.5)
teleop._handle_stale_joint_feedback(0.6)
assert teleop._control_fault_latched
assert len(stop_calls) == 1
def test_joint_command_step_limits_acceleration_from_rest() -> None:
@@ -75,6 +225,114 @@ def test_joint_command_step_limits_acceleration_from_rest() -> None:
assert target == pytest.approx([math.radians(0.0192)] * 7)
def test_joint_command_step_rejects_non_finite_limits() -> None:
for max_speed, max_acceleration, dt in (
(math.inf, 1.0, 0.1),
(1.0, math.inf, 0.1),
(1.0, 1.0, math.inf),
):
with pytest.raises(ValueError, match="finite and positive"):
SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=[0.5] * 7,
previous_target=[0.0] * 7,
previous_velocity=[0.0] * 7,
max_speed=max_speed,
max_acceleration=max_acceleration,
dt=dt,
)
def test_joint_command_step_arrival_respects_max_speed() -> None:
target, velocity = SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=[0.5] * 7,
previous_target=[0.0] * 7,
previous_velocity=[0.0] * 7,
max_speed=1.0,
max_acceleration=100.0,
dt=0.1,
)
assert velocity == pytest.approx([1.0] * 7)
assert target == pytest.approx([0.1] * 7)
def test_joint_command_step_reverses_with_acceleration_limit() -> None:
command = [0.0] * 7
velocity = [0.0] * 7
for _ in range(5):
command, velocity = SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=[1.0] * 7,
previous_target=command,
previous_velocity=velocity,
max_speed=1.0,
max_acceleration=1.0,
dt=0.1,
)
previous_command = list(command)
previous_velocity = list(velocity)
command, velocity = SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=[-1.0] * 7,
previous_target=command,
previous_velocity=velocity,
max_speed=1.0,
max_acceleration=1.0,
dt=0.1,
)
assert previous_velocity == pytest.approx([0.5] * 7)
assert velocity == pytest.approx([0.4] * 7)
assert [
current - previous
for current, previous in zip(command, previous_command)
] == pytest.approx([value * 0.1 for value in velocity])
assert all(
current > previous
for current, previous in zip(command, previous_command)
)
def test_joint_command_step_brakes_before_fixed_target_without_overshoot() -> None:
dt = 1.0 / 90.0
max_speed = math.radians(180.0)
max_acceleration = math.radians(300.0)
target = np.radians(
[10.0, -10.0, 3.0, -3.0, 1.0, -1.0, 0.1]
).tolist()
command = [0.0] * 7
velocity = [0.0] * 7
for _ in range(180):
previous_command = list(command)
previous_velocity = list(velocity)
command, velocity = (
SingleArmVelocityTeleop._limit_joint_command_step(
target=target,
previous_target=command,
previous_velocity=velocity,
max_speed=max_speed,
max_acceleration=max_acceleration,
dt=dt,
)
)
for index in range(7):
assert min(0.0, target[index]) - 1e-12 <= command[index]
assert command[index] <= max(0.0, target[index]) + 1e-12
assert abs(velocity[index]) <= max_speed + 1e-12
assert (
abs(velocity[index] - previous_velocity[index])
<= max_acceleration * dt + 1e-12
)
assert command[index] - previous_command[index] == pytest.approx(
velocity[index] * dt,
abs=1e-12,
)
assert command == pytest.approx(target, abs=1e-12)
assert velocity == pytest.approx([0.0] * 7, abs=1e-12)
def test_feedback_fault_blocks_grip_until_release() -> None:
class FakeClock:
def now(self):
@@ -106,6 +364,8 @@ def test_feedback_fault_blocks_grip_until_release() -> None:
update_joint_state=lambda joints: np.eye(4)
)
teleop._grip_rearm_required = True
teleop._control_fault_latched = False
teleop._feedback_resync_attempted = False
teleop.get_clock = lambda: FakeClock()
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
stopped = []
@@ -125,40 +385,6 @@ def test_feedback_fault_blocks_grip_until_release() -> None:
assert len(entered) == 1
def test_stale_feedback_stops_before_active_control() -> None:
stopped = []
entered = []
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._adapter = SimpleNamespace(
get_latest_joint_state=lambda: JointStateSnapshot(
[0.0] * 7,
time.monotonic() - 1.0,
)
)
teleop._command_timeout_sec = 0.12
teleop._joint_feedback_ready = True
teleop._arm_name = "right_rm75"
teleop._last_msg = SimpleNamespace(
grip=True,
pose=SimpleNamespace(
position=SimpleNamespace(x=0.0, y=0.0, z=0.0),
orientation=SimpleNamespace(x=0.0, y=0.0, z=0.0, w=1.0),
),
)
teleop._last_msg_time = FakeTime()
teleop._active = False
teleop._enable_orientation_control = False
teleop.get_clock = lambda: SimpleNamespace(now=lambda: FakeTime())
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
teleop._safe_stop = lambda reset_active: stopped.append(reset_active)
teleop._enter_active_control = lambda *args: entered.append(args)
teleop._control_tick()
assert stopped == [True]
assert entered == []
def test_first_feedback_initializes_last_valid_target_without_solving() -> None:
class FakeSolver:
def __init__(self) -> None:
@@ -318,34 +544,58 @@ def test_timing_stats_logs_summary_and_clears_window() -> None:
assert all(not samples for samples in teleop._timing_samples.values())
def test_joint_send_failure_requests_slow_stop_and_resets_control() -> None:
class FailingAdapter:
def __init__(self) -> None:
def test_canfd_error_stops_queries_and_requires_grip_rearm() -> None:
class RecoveringAdapter:
def __init__(self):
self.stop_calls = 0
self.read_calls = 0
def send_joint_target(self, joints, follow):
del joints, follow
raise RuntimeError("send failed")
raise RuntimeError("rm_movej_canfd failed with code 9")
def stop(self):
self.stop_calls += 1
reset_calls = []
teleop = object.__new__(SingleArmVelocityTeleop)
teleop._adapter = FailingAdapter()
teleop._follow = False
teleop._arm_name = "left_rm75"
teleop._stop_sent = False
teleop._last_joint_command_target = [0.0] * 7
teleop._last_joint_command_velocity = [0.0] * 7
def read_joint_state(self):
self.read_calls += 1
return JointStateSnapshot([0.2] * 7, time.monotonic())
teleop = _timeout_teleop(RecoveringAdapter())
teleop._joint_command_max_speed = math.radians(180.0)
teleop._joint_command_max_acceleration = math.radians(300.0)
teleop._dt = 1.0 / 125.0
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
teleop._safe_stop = lambda reset_active: reset_calls.append(reset_active)
teleop._dt = 1.0 / 90.0
sent = teleop._send_joint_target([0.1] * 7)
sent = teleop._send_joint_target([0.3] * 7)
assert not sent
assert teleop._adapter.stop_calls == 1
assert reset_calls == [True]
assert teleop._adapter.read_calls == 1
assert not teleop._control_fault_latched
assert teleop._grip_rearm_required
assert teleop._last_joint_command_target == [0.2] * 7
def test_canfd_error_latches_when_joint_query_also_fails() -> None:
class FailingAdapter:
def __init__(self):
self.stop_calls = 0
def send_joint_target(self, joints, follow):
del joints, follow
raise RuntimeError("rm_movej_canfd failed with code 9")
def stop(self):
self.stop_calls += 1
def read_joint_state(self):
raise RuntimeError("rm_get_joint_degree failed with code 7")
teleop = _timeout_teleop(FailingAdapter())
teleop._joint_command_max_speed = math.radians(180.0)
teleop._joint_command_max_acceleration = math.radians(300.0)
teleop._dt = 1.0 / 90.0
assert not teleop._send_joint_target([0.3] * 7)
assert teleop._control_fault_latched
assert teleop._adapter.stop_calls == 1
@@ -179,6 +179,8 @@ def test_invalid_controller_quaternion_stops_current_tick() -> None:
teleop._last_valid_joint_target = None
teleop._last_current_pose = None
teleop._joint_feedback_ready = True
teleop._control_fault_latched = False
teleop._feedback_resync_attempted = False
stopped = []
teleop.get_clock = lambda: FakeClock()
teleop.get_logger = lambda: FakeLogger()
@@ -1,10 +1,13 @@
import math
from pathlib import Path
from types import SimpleNamespace
from xml.etree import ElementTree
import numpy as np
import pytest
from xr_rm_teleop.placo_ik_solver import (
QP_POSITION_TOLERANCE_M,
PlacoIkSolver,
_validated_transform,
)
@@ -45,6 +48,88 @@ def test_fixed_urdf_has_seven_moving_joints_and_omnipicker_tcp() -> None:
assert tcp_joint.find("origin").attrib["rpy"] == "0 0 0"
def _rm75_placo_solver() -> tuple[PlacoIkSolver, list[float]]:
pytest.importorskip("placo")
urdf_path = (
Path(__file__).resolve().parents[1]
/ "models"
/ "rm75_omnipicker"
/ "urdf"
/ "RM75-B_OmniPicker_fixed.urdf"
)
joints = [
math.radians(value)
for value in [
-90.14,
3.76,
-86.89,
87.89,
-96.53,
-79.62,
-90.04,
]
]
return PlacoIkSolver(str(urdf_path), 1.0 / 90.0), joints
def test_qp_solve_converges_to_reachable_tcp_target() -> None:
solver, joints = _rm75_placo_solver()
start_pose = solver.update_joint_state(joints)
target_pose = start_pose.copy()
target_pose[0, 3] += 0.07
result = solver.solve(target_pose)
reached_pose = solver.update_joint_state(result)
position_error = np.linalg.norm(
target_pose[:3, 3] - reached_pose[:3, 3]
)
rotation_delta = (
target_pose[:3, :3] @ reached_pose[:3, :3].T
)
orientation_error = math.acos(
float(
np.clip(
(np.trace(rotation_delta) - 1.0) * 0.5,
-1.0,
1.0,
)
)
)
assert position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
assert orientation_error <= 5e-3
def test_qp_solve_accepts_position_error_within_two_millimeters() -> None:
solver = object.__new__(PlacoIkSolver)
solver._actual_joints = np.zeros(7)
solver._robot = SimpleNamespace(
state=SimpleNamespace(q=np.zeros(14))
)
solver._frame_task = SimpleNamespace(T_world_frame=None)
solver._target_errors = lambda: (1.5e-3, 0.0)
result = solver.solve(np.eye(4))
assert result == pytest.approx([0.0] * 7)
def test_qp_solve_rejects_position_error_above_two_millimeters() -> None:
solver = object.__new__(PlacoIkSolver)
solver._actual_joints = np.zeros(7)
solver._robot = SimpleNamespace(
state=SimpleNamespace(q=np.zeros(14)),
update_kinematics=lambda: None,
)
solver._frame_task = SimpleNamespace(T_world_frame=None)
solver._solver = SimpleNamespace(solve=lambda update: None)
solver._validate_result = lambda result, previous: None
solver._target_errors = lambda: (2.1e-3, 0.0)
with pytest.raises(RuntimeError, match="QP did not converge after 30"):
solver.solve(np.eye(4))
def test_validated_transform_accepts_finite_se3_and_returns_a_copy() -> None:
transform = np.eye(4)
transform[:3, 3] = [0.3, -0.1, 0.2]
+59 -7
View File
@@ -1,4 +1,4 @@
"""RM75 的 Placo 0.9.4 单步 QP 逆解。"""
"""RM75 的 Placo 0.9.4 有界迭代 QP 逆解。"""
from __future__ import annotations
@@ -10,6 +10,9 @@ import numpy as np
EXPECTED_PLACO_VERSION = "0.9.4"
RM75_JOINT_NAMES = [f"joint_{index}" for index in range(1, 8)]
RM75_Q_SLICE = slice(7, 14)
QP_MAX_ITERATIONS = 30
QP_POSITION_TOLERANCE_M = 2e-3
QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD = 5e-3
def _validated_transform(transform: np.ndarray) -> np.ndarray:
@@ -118,25 +121,74 @@ class PlacoIkSolver:
self._frame_task.T_world_frame = base_to_tool.copy()
return base_to_tool.copy()
def _target_errors(self) -> tuple[float, float]:
position_task = self._frame_task.position()
orientation_task = self._frame_task.orientation()
position_task.update()
orientation_task.update()
return (
float(position_task.error_norm()),
float(orientation_task.error_norm()),
)
def solve(self, target_tool_pose: np.ndarray) -> list[float]:
if self._actual_joints is None:
raise RuntimeError("joint state must be initialized before QP solve")
self._frame_task.T_world_frame = _validated_transform(target_tool_pose)
self._solver.solve(True)
self._frame_task.T_world_frame = _validated_transform(
target_tool_pose
)
result = np.asarray(
self._robot.state.q[RM75_Q_SLICE],
dtype=float,
).copy()
self._validate_result(result)
return result.tolist()
position_error, orientation_error = self._target_errors()
if (
position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
and orientation_error <= QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD
):
return result.tolist()
def _validate_result(self, result: np.ndarray) -> None:
for _ in range(QP_MAX_ITERATIONS):
previous = result
self._solver.solve(True)
self._robot.update_kinematics()
result = np.asarray(
self._robot.state.q[RM75_Q_SLICE],
dtype=float,
).copy()
self._validate_result(result, previous)
position_error, orientation_error = self._target_errors()
if (
position_error <= QP_POSITION_TOLERANCE_M
and orientation_error <= QP_ORIENTATION_TOLERANCE_RAD
):
return result.tolist()
raise RuntimeError(
"QP did not converge after "
f"{QP_MAX_ITERATIONS} iterations: "
f"position_error={position_error:.6f} m, "
f"orientation_error={orientation_error:.6f} rad"
)
def _validate_result(
self,
result: np.ndarray,
reference: np.ndarray | None = None,
) -> None:
if result.shape != (7,) or not np.isfinite(result).all():
raise ValueError("QP result must contain 7 finite values")
lower = self._joint_limits[:, 0]
upper = self._joint_limits[:, 1]
if np.any(result < lower - 1e-9) or np.any(result > upper + 1e-9):
raise ValueError("QP result violates RM75 joint position limits")
if reference is None:
reference = self._actual_joints
if reference is None:
raise RuntimeError("joint state has not been initialized")
reference = np.asarray(reference, dtype=float)
if reference.shape != (7,) or not np.isfinite(reference).all():
raise ValueError("QP reference must contain 7 finite values")
max_step = self._velocity_limits * self._dt + 1e-9
if np.any(np.abs(result - self._actual_joints) > max_step):
if np.any(np.abs(result - reference) > max_step):
raise ValueError("QP result violates RM75 one-cycle velocity limits")
+59 -12
View File
@@ -59,6 +59,9 @@ class MockRealManAdapter:
time.monotonic(),
)
def read_joint_state(self) -> JointStateSnapshot:
return self.get_latest_joint_state()
def send_joint_target(self, joints: list[float], follow: bool) -> None:
del follow
if len(joints) != 7 or not all(math.isfinite(value) for value in joints):
@@ -185,7 +188,7 @@ class RealManAdapter:
self._realtime_callback
)
config = rm_realtime_push_config_t(
self._realtime_push_cycle_ms,
self._realtime_push_cycle_ms // 5,
True,
self._realtime_push_port,
0,
@@ -228,6 +231,25 @@ class RealManAdapter:
self._latest_joint_state.motion_ready,
)
def read_joint_state(self) -> JointStateSnapshot:
self._require_arm()
started_at = time.monotonic()
result = self._arm.rm_get_joint_degree()
finished_at = time.monotonic()
if not isinstance(result, tuple) or len(result) != 2:
raise RuntimeError(
f"rm_get_joint_degree returned invalid result: {result!r}"
)
self._check_return(result, "rm_get_joint_degree")
return JointStateSnapshot(
self._joint_positions_from_degrees(
result[1],
"rm_get_joint_degree",
),
finished_at,
(finished_at - started_at) * 1000.0,
)
def send_joint_target(self, joints: list[float], follow: bool) -> None:
self._require_arm()
if len(joints) != 7 or not all(math.isfinite(value) for value in joints):
@@ -305,17 +327,10 @@ class RealManAdapter:
raise ValueError(
f"unexpected realtime feedback source: {arm_ip}"
)
degrees = list(data.joint_status.joint_position)
if (
len(degrees) != 7
or not all(isinstance(value, Number) for value in degrees)
):
raise ValueError(
"RM75 UDP feedback must contain 7 numeric joints"
)
positions = [math.radians(float(value)) for value in degrees]
if not all(math.isfinite(value) for value in positions):
raise ValueError("RM75 UDP feedback contains NaN/Inf")
positions = self._joint_positions_from_degrees(
data.joint_status.joint_position,
"RM75 UDP feedback",
)
joint_enabled = [
bool(value) for value in data.joint_status.joint_en_flag
]
@@ -367,12 +382,44 @@ class RealManAdapter:
self._feedback_fault_logged = False
self._feedback_ready.set()
except Exception as exc:
with self._joint_state_lock:
if self._latest_joint_state is not None:
current = self._latest_joint_state
self._latest_joint_state = JointStateSnapshot(
list(current.positions),
current.received_at,
current.read_duration_ms,
current.update_interval_ms,
False,
)
if not self._feedback_fault_logged:
self._log_warn(
f"RealMan UDP realtime feedback invalid: {exc}"
)
self._feedback_fault_logged = True
@staticmethod
def _joint_positions_from_degrees(
values: Any,
source: str,
) -> list[float]:
try:
degrees = list(values)
except TypeError as exc:
raise ValueError(
f"{source} must contain 7 numeric joints"
) from exc
if len(degrees) != 7 or not all(
isinstance(value, Number) for value in degrees
):
raise ValueError(
f"{source} must contain 7 numeric joints"
)
positions = [math.radians(float(value)) for value in degrees]
if not all(math.isfinite(value) for value in positions):
raise ValueError(f"{source} contains NaN/Inf")
return positions
def _log_motion_status_transition(
self,
status: tuple[Any, ...],
@@ -177,8 +177,9 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
self.declare_parameter("arm_name", "rm75")
self.declare_parameter("controller_topic", "/xr/right_controller")
self.declare_parameter("control_rate_hz", 125.0)
self.declare_parameter("control_rate_hz", 90.0)
self.declare_parameter("command_timeout_sec", 0.12)
self.declare_parameter("feedback_resync_timeout_sec", 0.5)
self.declare_parameter("scale", 1.0)
self.declare_parameter("deadband_m", 0.001)
self.declare_parameter("target_filter_alpha", 0.65)
@@ -234,6 +235,9 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
raise ValueError("control_rate_hz must be > 0")
self._dt = 1.0 / control_rate_hz
self._command_timeout_sec = float(self.get_parameter("command_timeout_sec").value)
self._feedback_resync_timeout_sec = float(
self.get_parameter("feedback_resync_timeout_sec").value
)
self._scale = float(self.get_parameter("scale").value)
self._deadband_m = float(self.get_parameter("deadband_m").value)
self._target_filter_alpha = float(self.get_parameter("target_filter_alpha").value)
@@ -287,6 +291,8 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
self._last_joint_command_velocity: list[float] | None = None
self._joint_feedback_ready = False
self._grip_rearm_required = False
self._feedback_resync_attempted = False
self._control_fault_latched = False
self._stop_sent = True
self._trigger_tool_open = True
self._last_trigger_pressed: bool | None = None
@@ -321,6 +327,7 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
)
self._adapter = self._make_adapter()
self._adapter.connect()
self._initialize_joint_state()
self._setup_tool_control()
debug_ns = f"{self._debug_topic_prefix}/{self._arm_name}"
@@ -374,6 +381,31 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
canfd_radio=int(self.get_parameter("canfd_radio").value),
)
def _initialize_joint_state(self) -> None:
try:
self._reset_joint_state(self._adapter.read_joint_state())
except Exception as exc:
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} 启动关节同步失败:{exc}"
)
self._adapter.close()
raise
def _reset_joint_state(
self,
snapshot: JointStateSnapshot,
) -> np.ndarray:
current_pose = self._ik_solver.update_joint_state(
snapshot.positions
)
positions = list(snapshot.positions)
self._latest_joint_positions = positions
self._last_current_pose = current_pose
self._last_valid_joint_target = list(positions)
self._last_joint_command_target = list(positions)
self._last_joint_command_velocity = [0.0] * 7
return current_pose
def _setup_tool_control(self) -> None:
peripheral_arm = self._peripheral_arm_name()
if self._bool_parameter("configure_peripheral_on_connect"):
@@ -515,17 +547,32 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
else (tick_started_ns - last_tick_started_ns) * 1e-6
)
now = self.get_clock().now()
snapshot = self._fresh_joint_state()
if snapshot is None:
if self._control_fault_latched:
return
snapshot = self._adapter.get_latest_joint_state()
if not self._joint_snapshot_is_motion_ready(snapshot):
self._grip_rearm_required = True
if self._joint_feedback_ready:
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} 关节反馈缺失、过期或机械臂未就绪,机械臂停止。",
f"{self._arm_name} 关节反馈无效或机械臂未就绪,机械臂停止。",
throttle_duration_sec=1.0,
)
self._joint_feedback_ready = False
self._safe_stop(reset_active=True)
return
assert snapshot is not None
feedback_age = time.monotonic() - snapshot.received_at
if feedback_age < 0.0:
self._grip_rearm_required = True
self._joint_feedback_ready = False
self._safe_stop(reset_active=True)
return
if feedback_age > self._command_timeout_sec:
self._handle_stale_joint_feedback(feedback_age)
return
self._feedback_resync_attempted = False
try:
current_pose = self._sync_joint_feedback(snapshot)
except Exception as exc:
@@ -538,9 +585,17 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
self._safe_stop(reset_active=True)
return
if not self._joint_feedback_ready:
self.get_logger().info(
f"{self._arm_name} 已收到首帧有效关节反馈,QP 可以启用。"
)
if self._grip_rearm_required:
message = (
f"{self._arm_name} UDP关节反馈已恢复,"
"等待Grip松开后重新使能。"
)
else:
message = (
f"{self._arm_name} 已收到首帧有效关节反馈,"
"QP可以启用。"
)
self.get_logger().info(message)
self._joint_feedback_ready = True
if self._last_msg is None or self._last_msg_time is None:
@@ -592,7 +647,7 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
)
return
feedback_age_ms = (time.monotonic() - snapshot.received_at) * 1000.0
feedback_age_ms = feedback_age * 1000.0
assert self._controller_start is not None
assert self._robot_start_transform is not None
@@ -978,20 +1033,103 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
samples.clear()
self.get_logger().info(message)
def _fresh_joint_state(self) -> JointStateSnapshot | None:
snapshot = self._adapter.get_latest_joint_state()
if snapshot is None:
return None
age = time.monotonic() - snapshot.received_at
if age < 0.0 or age > self._command_timeout_sec:
return None
def _handle_stale_joint_feedback(self, age: float) -> None:
if self._control_fault_latched:
return
self._grip_rearm_required = True
if self._joint_feedback_ready:
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} UDP关节反馈超时"
f"age={age * 1000.0:.1f} ms),保持最后安全目标。"
)
self._joint_feedback_ready = False
if (
len(snapshot.positions) != 7
or not all(math.isfinite(value) for value in snapshot.positions)
or not snapshot.motion_ready
age >= self._feedback_resync_timeout_sec
and not self._feedback_resync_attempted
):
return None
return snapshot
self._feedback_resync_attempted = True
self.get_logger().warn(
f"{self._arm_name} UDP关节反馈持续超时,"
"尝试rm_get_joint_degree重新同步。"
)
try:
self._reset_joint_state(
self._adapter.read_joint_state()
)
except Exception as exc:
self._latch_control_fault(
f"UDP关节反馈持续超时且重新同步失败:{exc}"
)
return
self.get_logger().info(
f"{self._arm_name} 已通过rm_get_joint_degree重新同步,"
"继续保持并等待UDP恢复。"
)
if self._active and self._last_joint_command_target is not None:
self._repeat_last_joint_target()
else:
self._safe_stop(reset_active=True)
def _repeat_last_joint_target(self) -> None:
target = self._last_joint_command_target
if target is None:
return
try:
self._adapter.send_joint_target(list(target), self._follow)
self._stop_sent = False
except Exception as exc:
self._recover_from_canfd_error(exc)
def _recover_from_canfd_error(
self,
send_error: Exception,
) -> None:
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} rm_movej_canfd发送失败:{send_error}"
)
self._grip_rearm_required = True
self._send_stop_once()
self._safe_stop(reset_active=True)
try:
self._reset_joint_state(
self._adapter.read_joint_state()
)
except Exception as query_error:
self._latch_control_fault(
"CANFD错误后关节同步失败:"
f"send={send_error}; query={query_error}"
)
return
self.get_logger().info(
f"{self._arm_name} CANFD错误后已同步实际关节角,"
"等待UDP恢复及Grip重新使能。"
)
def _latch_control_fault(self, message: str) -> None:
if self._control_fault_latched:
return
self._control_fault_latched = True
self._grip_rearm_required = True
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} 控制故障已锁存:{message}"
)
self._safe_stop(reset_active=True)
@staticmethod
def _joint_snapshot_is_motion_ready(
snapshot: JointStateSnapshot | None,
) -> bool:
return (
snapshot is not None
and len(snapshot.positions) == 7
and all(
math.isfinite(value)
for value in snapshot.positions
)
and snapshot.motion_ready
)
def _sync_joint_feedback(
self,
@@ -1086,12 +1224,7 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
try:
self._adapter.send_joint_target(limited_target, self._follow)
except Exception as exc:
self.get_logger().error(
f"{self._arm_name} 发送关节透传命令失败:{exc}",
throttle_duration_sec=1.0,
)
self._send_stop_once()
self._safe_stop(reset_active=True)
self._recover_from_canfd_error(exc)
return False
self._last_joint_command_target = limited_target
self._last_joint_command_velocity = limited_velocity
@@ -1112,23 +1245,51 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
or len(previous_velocity) != 7
):
raise ValueError("joint command state must contain 7 values")
if max_speed <= 0.0 or max_acceleration <= 0.0 or dt <= 0.0:
raise ValueError("joint command limits and dt must be positive")
desired_velocity = np.clip(
(np.asarray(target) - np.asarray(previous_target)) / dt,
-max_speed,
max_speed,
)
if not all(
math.isfinite(value) and value > 0.0
for value in (max_speed, max_acceleration, dt)
):
raise ValueError("joint command limits and dt must be finite and positive")
values = np.asarray([target, previous_target, previous_velocity], dtype=float)
if not np.isfinite(values).all():
raise ValueError("joint command contains NaN/Inf")
velocity_step = max_acceleration * dt
velocity = np.clip(
desired_velocity,
np.asarray(previous_velocity) - velocity_step,
np.asarray(previous_velocity) + velocity_step,
)
limited_target = np.asarray(previous_target) + velocity * dt
arrival_distance = velocity_step * dt
limited_target = []
limited_velocity = []
for desired_target, last_target, last_velocity in zip(
target, previous_target, previous_velocity
):
error = desired_target - last_target
if abs(last_velocity) <= 1e-12 and abs(error) <= arrival_distance:
velocity = _clamp(error / dt, -max_speed, max_speed)
position = last_target + velocity * dt
else:
direction = (
math.copysign(1.0, error) if abs(error) > 1e-12 else 0.0
)
accelerated_speed = min(abs(last_velocity) + velocity_step, max_speed)
braking_steps = max(0, math.ceil(accelerated_speed / velocity_step) - 1)
braking_distance = accelerated_speed * dt + dt * (
braking_steps * accelerated_speed
- velocity_step * braking_steps * (braking_steps + 1) / 2.0
)
desired_velocity = direction * max_speed
if last_velocity * error > 0.0 and abs(error) <= braking_distance:
desired_velocity = 0.0
velocity = _clamp(
desired_velocity,
last_velocity - velocity_step,
last_velocity + velocity_step,
)
velocity = _clamp(velocity, -max_speed, max_speed)
position = last_target + velocity * dt
limited_target.append(position)
limited_velocity.append(velocity)
if not np.isfinite(limited_target).all():
raise ValueError("joint command contains NaN/Inf")
return limited_target.tolist(), velocity.tolist()
return limited_target, limited_velocity
def _publish_debug(
self,
@@ -1205,6 +1366,11 @@ class SingleArmVelocityTeleop(Node):
def _validate_parameters(self) -> None:
if self._command_timeout_sec <= 0.0:
raise ValueError("command_timeout_sec must be > 0")
if self._feedback_resync_timeout_sec <= self._command_timeout_sec:
raise ValueError(
"feedback_resync_timeout_sec must be greater than "
"command_timeout_sec"
)
if self._deadband_m < 0.0:
raise ValueError("deadband_m must be >= 0")
if not 0.0 <= self._target_filter_alpha <= 1.0: