# KUKA iiwa в Genesis World

Standalone Python-приложение: стол, iiwa7 и одна или две RGB-D камеры.
ROS 2 не используется. Рабочие описания — обычные URDF с локальными meshes.

## Установка и запуск

Все Python-зависимости устанавливает uv:

```bash
uv sync --locked
uv run python run_scene.py --config configs/scene.yaml
```

Для машины без NVIDIA можно выбрать CPU-сборку PyTorch. Сохраняйте `--extra cpu`
и в следующих вызовах `uv run`, чтобы uv не переключил окружение обратно:

```bash
uv sync --extra cpu --locked
uv run --extra cpu python run_scene.py --backend cpu --headless --steps 4 --save-frames
uv run --extra cpu pytest
```

В `configs/scene.yaml` переключите `scene.mode` между `without_gripper` и
`with_gripper`. Второй режим автоматически выбирает URDF с инструментом и
добавляет камеру на нём. Верхняя камера присутствует всегда. Отдельно менять
путь URDF или `enabled` не требуется; выбор режима имеет приоритет над этими
устаревшими полями из первоначального плана.

```bash
uv run python run_scene.py --viewer
uv run python run_scene.py --headless --steps 120 --save-frames
uv run --extra cuda python run_scene.py --backend gpu --viewer
uv run pytest
IIWA_GENESIS_SMOKE=1 uv run pytest tests/test_genesis_smoke.py
```

Для управления во время viewer-запуска добавьте `--interactive`, а для
отдельного окна управления — `--control-window` (их можно использовать вместе):

```bash
uv run python run_scene.py --viewer --control-window
```

Окно содержит выбор режима, семь полей суставов A1..A7, шесть Cartesian-полей
`x y z roll pitch yaw`, ползунок скорости 0–100%, а также Send, Stop и Close.
Скорость ограничивает каждый сустав по его velocity limit из выбранного URDF;
100% использует полный limit, а 0% и кнопка Stop отменяют движение и удерживают
текущую целевую позу. Ошибка запуска окна не останавливает сцену.

При `--interactive` в терминале выберите режим и отправляйте команды; terminal
команды используют скорость 100%, а `set` использует выбранный режим:

```text
mode joints
set 0 0.2 0 1.0 0 0 0
mode cartesian
set 0.35 0 0.55 0 1.57 0
```

В режиме joints значения — A1..A7 в радианах; в режиме cartesian —
`x y z roll pitch yaw`. После выбора режима можно вводить и только числа, без `set`.

Cartesian-поза задаётся для TCP в системе координат базы робота (метры и
радианы), а не в мировой системе. Также доступны однострочные формы
`joints ...`, `cartesian ...`, `help` и `quit`. Для Cartesian-команд Genesis
решает IK и плавно ведёт суставы к целевой позе через position controller.
Для сцены без захвата используется `link7`, с захватом — `tcp`.
Команды вне суставных limits и решения IK с ошибкой положения больше 0,5 мм
или ориентации больше 0,005 рад отклоняются; предыдущее движение продолжается.
Stop удерживает последнюю отправленную контроллеру суставную цель.
За один шаг обрабатывается до 16 сообщений из каждой очереди ввода, чтобы
поток команд не блокировал физику. В прочитанной порции `quit` имеет приоритет
и завершает цикл до обработки GUI и следующего шага. Stop отменяет ожидающие
движения терминала и предшествующие ему GUI-команды в этой порции; GUI-команды
после Stop выполняются не раньше следующего шага.

Headless по умолчанию выполняет 120 шагов, viewer работает до закрытия окна,
Ctrl+C или Q/Esc в окне кадров. `output.preview` включает окна RGB и глубины.
Превью работает в отдельном процессе: оконные циклы OpenCV и Genesis не мешают
друг другу. Если показ не успевает за симуляцией, пропускаются только кадры
превью; запись на диск продолжает получать все запланированные кадры.
30 FPS — частота по времени симуляции; реальная скорость зависит от оборудования.
Headless всё равно требует рабочий OpenGL/EGL для RGB. Используется EGL, если
`PYOPENGL_PLATFORM` не задан пользователем. GPU требует совместимого драйвера;
в текущем `configs/scene.yaml` выбран `backend: gpu`. Для запуска на CPU
передайте `--backend cpu` или выберите `scene.backend: cpu`. Системный драйвер и
библиотеки OpenGL предоставляются ОС, их uv не устанавливает.
Обычные тесты проверяют URDF, конфигурацию и математику; opt-in smoke-тесты
реально строят оба мира и сохраняют RGB-D на CPU/EGL. Первичная компиляция
Genesis может занимать несколько минут. Launcher игнорирует унаследованные
Python overlays, а pytest не загружает внешние плагины автоматически.

## Конфигурация и координаты

Положения задаются в метрах, углы `euler` — в градусах, суставы и
`horizontal_fov` — в радианах. Начальные суставы проверяются по URDF limits.
Верх столешницы находится на 0,800 м, верх монтажной пластины — на 0,815 м;
поэтому основание iiwa по умолчанию расположено на `[-0.263, 0, 0.815]`.
При перемещении стола настройте положение робота согласованно.

Параметры верхней камеры заданы в мировой системе. Параметры камеры инструмента
заданы относительно `camera_optical_frame`: вперёд +Z, вверх изображения -Y.
Трансформы крепления сохранены из исходного описания. Направление оптической
оси можно уточнять через локальные `lookat` и `up` без правки URDF.
Исходный optical link расположен у начала CAD-корпуса, поэтому апертура
сенсора дополнительно смещена на `[0, 0.014, 0.027]` м: передняя плоскость
находится за корпусом толщиной 26 мм. Это геометрическое приближение,
исключающее измерение собственного корпуса, а не заводская калибровка.
Сцена использует нулевую гравитацию и суставной position controller для
удержания позы и выполнения команд с ограниченной скоростью.
При нулевых углах суставов фланец и камера инструмента направлены вверх.
Для осмотра стола этой камерой задайте соответствующую рабочую позу в `robot.joints`.

## Камеры и запись

Это **приближение D455**, использующее профиль из согласованного плана:
640×480, 30 FPS, HFOV 75°, диапазон 0,01–6 м, квантование глубины 1 мм.
RGB и depth используют одинаковую идеальную pinhole-калибровку. Не моделируются
ИК-проектор, стереосопоставление, IMU, реальные искажения и индивидуальная заводская
калибровка D455. Исходный Xacro задавал другую нижнюю границу depth — 0,52 м;
выбранные 0,01 м следуют утверждённому плану и изменяются через YAML.

Каждая камера имеет RGB-сенсор Genesis и DepthCamera raycaster. Дальность по
лучу преобразуется в optical Z. Пропуски и значения вне диапазона дают depth=0
и valid=false. Depth использует геометрию raycaster; упрощения мешей/коллизий
могут отличаться от RGB. Gaussian noise задаётся отдельно для RGB (доля 255)
и глубины (метры), выключен по умолчанию и использует фиксированный seed.

`--save-frames` или `output.save_frames` сохраняет в уникальную папку запуска:

- `overhead_000000.png` — RGB;
- `overhead_000000.npz` — float32 depth в метрах и маска valid;
- `overhead_000000.json` — intrinsics, обе extrinsics, время симуляции и профиль.

Камера инструмента использует префикс `tool`. При `output.pointcloud: true`
NPZ содержит также `xyz_optical`; невалидные точки равны NaN. Центры пикселей
располагаются в `(u+0.5, v+0.5)`, оси optical: X вправо, Y вниз, Z вперёд.
Относительный `output.directory` разрешается относительно YAML-файла.
Каждый запуск создаёт отдельный каталог, существующие записи сохраняются.

Genesis закреплён на 1.4.1, версии остальных зависимостей фиксирует `uv.lock`.
Xacro явно исключён из транзитивных зависимостей через `tool.uv.exclude-dependencies`.
Genesis 1.4.1, однако, импортирует его безусловно. Модуль приложения `runtime.py`
при импорте Genesis убирает этот единственный импорт из AST модуля загрузки URDF
и заменяет `load_xacro` явной ошибкой. Это адаптация в памяти, ограниченная
версией 1.4.1: файлы установленного Genesis не меняются, заглушка Xacro не создаётся.
Обновление Genesis требует пересмотра адаптации и повторного smoke-теста.
Экспорт описаний также выполнен без Xacro; runtime читает только plain URDF.

Документация: [Genesis cameras](https://genesis-world.readthedocs.io/en/latest/user_guide/sensing/camera_sensors.html),
[raycaster](https://genesis-world.readthedocs.io/en/latest/user_guide/sensing/raycaster.html),
[uv exclusions](https://docs.astral.sh/uv/concepts/resolution/#dependency-exclusions).