acRealman_xr/docs/superpowers/specs/2026-07-29-rm75-canfd-udp-feedback-design.md

RM75 CANFD UDP 主动反馈设计

真机验证修正：右臂高跟随首轮测试触发掉使能。离线复现发现静止目标存在 23.582° 空空间漂移，第一周期约 3315°/s²。当前实现已移除 manipulability 自运动、增加软件关节加速度限幅和故障 Grip 锁存，并将三份 YAML 恢复为 follow: false 安全基线；高跟随须在基线验证后单独测试。

目标

按睿尔曼 MovejCANFD 示例，将真机关节反馈从同一 TCP 控制连接上的 rm_get_joint_degree() 周期轮询，替换为控制器 UDP 主动状态推送。

控制命令继续通过现有单个 RoboticArm(RM_TRIPLE_MODE_E) 句柄发送，不新增 RealMan 连接，不修改 Placo QP、工作空间/圆柱限位、速度限制、指令超时或安全 停止条件。

根因与证据

低跟随模式下，125 Hz CANFD 发送与绝对周期 TCP 反馈轮询能够同时工作：

• feedback_interval mean=10.041–10.389 ms；
• feedback_age mean=5.730–6.138 ms；
• 控制周期最大值不超过 8.979 ms。

启用高跟随后，即使 canfd_trajectory_mode=2，控制发送仍正常：

• period max=9.275 ms；
• send max=0.235 ms。

但同步反馈退化为：

• feedback_read mean=11.278 ms、max=80.320 ms；
• feedback_age max=117.502 ms。

反馈年龄逼近现有 command_timeout_sec=0.12 s，触发“关节反馈缺失或过期” 安全停止，造成 Grip 按住期间控制反复退出和重新锁定。增大超时只会允许 QP 继续使用更旧的关节状态，不解决 TCP 反馈阻塞。

睿尔曼 MovejCANFD 示例使用三线程模式、rm_set_realtime_push() 和 rm_realtime_arm_state_call_back()，通过 UDP 回调获取关节状态，而不是在 CANFD 透传期间同步轮询关节角。

数据流

PICO -> ROS 125 Hz 控制回调 -> Placo QP -> TCP rm_movej_canfd

RM75 控制器 -> UDP 5 ms 主动推送 -> SDK 第三线程回调
             -> JointStateSnapshot 缓存 -> ROS 125 Hz 控制回调

TCP 仍承担 CANFD、慢停、安全配置和末端工具命令。UDP 只承担状态反馈，两条 传输路径共用同一个机械臂句柄。

SDK 连接与反馈生命周期

RealManAdapter.connect() 保持三线程模式和单次 rm_create_robot_arm()：

1. 创建并检查机械臂句柄。
2. 下发已有安全参数和可选初始位姿。
3. 创建并保存 rm_realtime_arm_state_callback_ptr，避免 Python 回调被垃圾 回收。
4. 使用 rm_realtime_push_config_t 配置 5 ms UDP 主动上报。
5. 注册 rm_realtime_arm_state_call_back()。
6. 等待第一帧有效 UDP 反馈，最长 2 秒。

若配置接口返回非零，或 2 秒内没有有效反馈，连接初始化失败并删除已创建的 机械臂句柄；不静默回退到 TCP 轮询。

连接成功后不再创建反馈线程，也不再调用 rm_get_joint_degree()。 close() 先停止接受回调更新，再执行现有慢停和句柄删除。控制器的 UDP 配置 由下一次启动重新覆盖，不额外增加关闭阶段配置命令。

UDP 回调与缓存

回调只执行有界、非阻塞工作：

1. 检查回调对象、errCode 和来源机械臂 IP。
2. 读取 7 个 joint_position，检查数量、数值类型及 NaN/Inf。
3. 将厂商反馈的角度转换为弧度。
4. 使用 time.monotonic() 记录接收时刻，并计算与上一帧的更新间隔。
5. 在现有 _joint_state_lock 下替换 JointStateSnapshot。
6. 第一帧有效数据唤醒连接初始化等待。

无效 UDP 帧不覆盖上一帧缓存。若后续持续丢包，现有 120 ms 新鲜度检查自然 触发安全停止。

UDP 回调不执行 QP、ROS 发布、停止命令或其他 SDK 调用，避免阻塞 SDK 接收 线程。

参数与三份 YAML

新增真机参数：

• realtime_push_host_ip：机械臂可直接访问的上位机地址；
• realtime_push_port：单臂 UDP 接收端口；
• realtime_push_cycle_ms：主动上报周期，默认并配置为 5。

本次现场配置：

配置	节点	host	port
right_arm_rm75.yaml	右臂	192.168.192.148	8090
left_arm_rm75.yaml	左臂	192.168.192.148	8089
dual_arm_rm75.yaml	左臂	192.168.192.148	8089
dual_arm_rm75.yaml	右臂	192.168.192.148	8090

左右臂端口必须不同。更换上位机或网络后，只需同步修改 YAML 中的 realtime_push_host_ip。

Mock 模式不导入厂商 SDK，也不要求 UDP 参数有效。

YAML 与 launch 参数所有权

此前 arm_debug.launch.py 会用 launch 默认值覆盖 YAML 中的机械臂参数， 导致 YAML 无法单独控制 follow 等行为。

用户选择由 YAML 作为机械臂行为和硬件参数的唯一默认来源。

以下参数只由 left_arm_rm75.yaml、right_arm_rm75.yaml 和 dual_arm_rm75.yaml 管理，launch 不再声明或覆盖：

• robot_ip、robot_port；
• avoid_singularity；
• control_rate_hz；
• follow、canfd_trajectory_mode、canfd_radio；
• configure_safety_limits；
• move_to_initial_pose_on_connect；
• enable_tool_control、enable_trigger_gripper_control；
• trigger_close_threshold；
• configure_peripheral_on_connect；
• 本设计新增的 UDP 主动反馈参数。

三份 YAML 补齐工具控制参数；删除其中不再生效的 use_mock，避免出现两个 配置来源。

arm_debug.launch.py 只保留：

• arm=left|right|both，选择启动拓扑；
• use_mock=true|false，作为显式安全运行模式，默认仍为 true；
• PICO 输入节点的 udp_host、udp_port、udp_timer_hz；
• launch 根据安装路径和左右臂生成的 robot_urdf_path、 peripheral_config_file、peripheral_arm 和 tool_command_topic。

launcher_ui.py 和 README 中的启动命令同步删除机械臂 IP、初始化移动等已 移交 YAML 的 launch 参数，只保留 arm、use_mock 和 PICO 输入覆盖。

控制模式保持分阶段范围：

• 三份 YAML 均使用 follow: false、canfd_trajectory_mode: 2 完成安全基线；
• 基线验证通过前不启用高跟随或模式 0，不提高 max_linear_speed。

Timing 日志

保留：

• period；
• total；
• qp；
• send；
• feedback_age；
• feedback_interval。

feedback_read 表示同步 SDK 查询耗时；UDP 架构不存在该查询，因此该字段 不再产生样本，现有条件日志逻辑会自动省略它，不新增同义统计项。

测试

使用 FakeArm 和伪造 SDK 模块覆盖：

• 连接时使用正确 host、port、5 ms 周期配置 UDP 并注册回调；
• 第一帧有效回调转换 7 个关节角为弧度并解除启动等待；
• 连续回调正确记录 feedback_interval；
• 错误码、来源 IP、长度或 NaN/Inf 无效帧不覆盖缓存；
• UDP 配置失败或首帧超时会清理句柄并抛出明确异常；
• 真机适配器不再启动轮询线程或调用 rm_get_joint_degree()；
• Mock 模式无需厂商 SDK。
• launch 不再覆盖 YAML 的机械臂行为和硬件参数；
• use_mock 仍由 launch 默认设为 true；
• launcher_ui.py 不再传递已经删除的 launch 参数。

随后运行：

cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
python3 -m pytest -q src/xr_rm_teleop/test
python3 -m pytest -q src/xr_rm_teleop/test/test_orientation_control.py
colcon build --symlink-install --executor sequential

Codex 不连接真机。用户在右臂小范围测试中确认：

• 启动日志显示收到 UDP 首帧；
• 按住 Grip 不再出现反馈过期或 SDK -2；
• 连续四个 timing 窗口 period max < 10 ms、total max < 8 ms；
• feedback_interval mean 接近 5 ms；
• feedback_age mean < 5 ms，且最大值不触发 120 ms 安全停止。