Переделан контроллер
This commit is contained in:
@@ -120,17 +120,10 @@ def _setup_controllers(context, *args, **kwargs):
|
||||
arguments=torque_args,
|
||||
)
|
||||
|
||||
state_broadcaster = Node(
|
||||
package="controller_manager",
|
||||
executable="spawner",
|
||||
output="screen",
|
||||
arguments=["iiwa_state_broadcaster", "--controller-manager", "/controller_manager"],
|
||||
)
|
||||
|
||||
jtc_after_jsb = RegisterEventHandler(
|
||||
OnProcessExit(
|
||||
target_action=jsb,
|
||||
on_exit=[jtc, torque_controller, state_broadcaster],
|
||||
on_exit=[jtc, torque_controller],
|
||||
)
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -1,6 +1,6 @@
|
||||
controller_manager:
|
||||
ros__parameters:
|
||||
update_rate: 200
|
||||
update_rate: 200 # должен совпадать с FRI-циклом (10мс = 100Гц)
|
||||
|
||||
joint_state_broadcaster:
|
||||
type: "joint_state_broadcaster/JointStateBroadcaster"
|
||||
|
||||
@@ -1,91 +1,70 @@
|
||||
// ============================================================
|
||||
// FRIClient.h
|
||||
// Низкоуровневый клиент FRI (Fast Robot Interface).
|
||||
// Наследуется от KUKA::FRI::LBRClient и реализует три
|
||||
// callback-метода, которые вызывает ClientApplication::step():
|
||||
// - monitor() - только чтение состояния
|
||||
// - waitForCommand() - переходный режим, эхо позиции
|
||||
// - command() - управление
|
||||
// ============================================================
|
||||
#pragma once
|
||||
|
||||
#include <array>
|
||||
#include <mutex>
|
||||
#include <atomic>
|
||||
#include <mutex>
|
||||
|
||||
#include "friLBRClient.h"
|
||||
#include "friClientApplication.h"
|
||||
#include "friLBRClient.h"
|
||||
#include "friUdpConnection.h"
|
||||
|
||||
namespace iiwa_controller {
|
||||
namespace iiwa_controller
|
||||
{
|
||||
|
||||
/// Режим управления роботом через FRI
|
||||
enum class CommandMode {
|
||||
POSITION, // Управление по позиции суставов [рад]
|
||||
TORQUE // Управление по моментум суставов [Нм]
|
||||
};
|
||||
enum class CommandMode
|
||||
{
|
||||
POSITION,
|
||||
TORQUE
|
||||
};
|
||||
|
||||
class FRIClient : public KUKA::FRI::LBRClient {
|
||||
public:
|
||||
// Константы
|
||||
static constexpr size_t N_JOINTS = 7; // Число суставов
|
||||
// Атомарный снимок всего FRI-состояния — захватывается за один lock в FRI-потоке,
|
||||
// читается из ros2_control read() за один lock.
|
||||
struct IIWAStateSnapshot
|
||||
{
|
||||
std::array<double, 7> measured_pos{}; // Измеренные позиции [рад]
|
||||
std::array<double, 7> measured_tau{}; // Измеренные моменты [Нм]
|
||||
std::array<double, 7> external_tau{}; // Внешние моменты (без модели робота) [Нм]
|
||||
std::array<double, 7> ipo_pos{}; // IPO-позиция интерполятора [рад] (только в Commanding)
|
||||
double sample_time{0.005}; // Период цикла FRI [с]
|
||||
KUKA::FRI::EConnectionQuality quality{KUKA::FRI::POOR};
|
||||
bool ipo_valid{false}; // IPO недоступна в Monitor-режиме
|
||||
};
|
||||
|
||||
class FRIClient : public KUKA::FRI::LBRClient
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
static constexpr size_t N_JOINTS = 7;
|
||||
|
||||
// Конструктор, деструктор
|
||||
explicit FRIClient(CommandMode mode = CommandMode::POSITION);
|
||||
~FRIClient() override = default;
|
||||
|
||||
// Callbacks, которые вызывает ClientApplication::step()
|
||||
// Вызывается в состоянии MONITORING
|
||||
// Callbacks ClientApplication::step() → вызываются из FRI-потока
|
||||
void monitor() override;
|
||||
|
||||
// Вызывается в COMMANDING_WAIT: робот ждёт команд.
|
||||
void waitForCommand() override;
|
||||
|
||||
// Вызывается в COMMANDING_ACTIVE: основной цикл управления
|
||||
void command() override;
|
||||
void onStateChange(
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState oldState, KUKA::FRI::ESessionState newState) override;
|
||||
|
||||
// Уведомление о смене состояния FRI сессии
|
||||
void onStateChange(KUKA::FRI::ESessionState oldState,
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState newState) override;
|
||||
|
||||
// Thread-safe API для ros2_control (вызывается из read/write)
|
||||
// Записать целевую позицию из ros2_control (рад)
|
||||
void setTargetJointPositions(const std::array<double, N_JOINTS>& q);
|
||||
|
||||
/// Записать целевой момент (Нм); используется только в режиме TORQUE
|
||||
void setTargetJointTorques(const std::array<double, N_JOINTS>& tau);
|
||||
|
||||
/// Получить последнюю измеренную позицию суставов (рад)
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> getMeasuredJointPositions() const;
|
||||
|
||||
/// Получить последний измеренный момент (Нм)
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> getMeasuredTorque() const;
|
||||
|
||||
/// Проверить, активен ли FRI в режиме COMMANDING_ACTIVE
|
||||
// Thread-safe API для ros2_control (вызывается из read/write в control-потоке)
|
||||
void setTargetJointPositions(const std::array<double, N_JOINTS> & q);
|
||||
void setTargetJointTorques(const std::array<double, N_JOINTS> & tau);
|
||||
IIWAStateSnapshot getStateSnapshot() const;
|
||||
bool isCommandingActive() const;
|
||||
|
||||
/// Получить текущее состояние сессии FRI
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState getSessionState() const;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
// Режим управления
|
||||
private:
|
||||
CommandMode cmd_mode_;
|
||||
std::atomic<KUKA::FRI::ESessionState> session_state_{KUKA::FRI::IDLE};
|
||||
|
||||
// Состояние FRI сессии
|
||||
std::atomic<KUKA::FRI::ESessionState> session_state_{
|
||||
KUKA::FRI::IDLE};
|
||||
|
||||
// Данные, защищённые мьютексом
|
||||
mutable std::mutex data_mutex_;
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> target_pos_{};
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> target_tau_{};
|
||||
IIWAStateSnapshot snapshot_{};
|
||||
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> target_pos_{}; // Целевая позиция [рад]
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> target_tau_{}; // Целевой момент [Нм]
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> measured_pos_{}; // Измеренная позиция
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> measured_tau_{}; // Измеренный момент
|
||||
// Обновить snapshot_ без IPO (Monitor-режим, где getIpoJointPosition() бросает исключение)
|
||||
void captureMonitoringData();
|
||||
// Обновить snapshot_ с IPO (Commanding-режим)
|
||||
void captureCommandingData();
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Вспомогательные методы
|
||||
/// Безопасно скопировать измеренную позицию из robotState() в measured_pos_
|
||||
void updateMeasuredState();
|
||||
};
|
||||
|
||||
}
|
||||
} // namespace iiwa_controller
|
||||
|
||||
@@ -1,32 +1,26 @@
|
||||
// ============================================================
|
||||
// IIWAHardwareInterface.hpp
|
||||
// ROS2 hardware_interface::SystemInterface для KUKA iiwa 7.
|
||||
//
|
||||
// on_init() — читаем параметры из URDF/XACRO
|
||||
// on_configure() — (опционально)
|
||||
// on_activate() — устанавливаем FRI соединение
|
||||
// on_deactivate() — разрываем FRI соединение
|
||||
// read() — копируем данные FRI → интерфейсы состояния
|
||||
// write() — копируем команды интерфейсов → FRI
|
||||
// ============================================================
|
||||
#pragma once
|
||||
|
||||
#include <array>
|
||||
#include <atomic>
|
||||
#include <memory>
|
||||
#include <string>
|
||||
#include <vector>
|
||||
#include <thread>
|
||||
#include <atomic>
|
||||
#include <vector>
|
||||
|
||||
// ROS2 hardware_interface
|
||||
#include "hardware_interface/handle.hpp"
|
||||
// ros2_control Jazzy 4.44.0+ API
|
||||
// ВАЖНО: НЕ переопределять export_state_interfaces() / export_command_interfaces() —
|
||||
// устаревшие конструкторы не регистрируют introspection-callback pal_statistics → segfault.
|
||||
// Базовый класс создаёт интерфейсы из URDF через on_export_state_interfaces().
|
||||
// Доступ к данным через handle-API: set_state() / get_command().
|
||||
#include "hardware_interface/hardware_info.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/system_interface.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/types/hardware_component_interface_params.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/handle.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/types/hardware_interface_return_values.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/types/hardware_interface_type_values.hpp"
|
||||
#include "rclcpp/macros.hpp"
|
||||
#include "rclcpp_lifecycle/state.hpp"
|
||||
|
||||
// Наш FRI клиент
|
||||
#include "iiwa_controller/FRIClient.h"
|
||||
|
||||
namespace iiwa_controller
|
||||
@@ -35,76 +29,62 @@ namespace iiwa_controller
|
||||
class IIWAHardwareInterface : public hardware_interface::SystemInterface
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
// Макрос ROS2 для shared_ptr / weak_ptr
|
||||
RCLCPP_SHARED_PTR_DEFINITIONS(IIWAHardwareInterface)
|
||||
|
||||
// Lifecycle callbacks (порядок вызова гарантирован ROS2)
|
||||
/// Инициализация: читаем параметры из <hardware><param> в URDF
|
||||
// Lifecycle
|
||||
|
||||
CallbackReturn on_init(
|
||||
const hardware_interface::HardwareInfo& info) override;
|
||||
const hardware_interface::HardwareComponentInterfaceParams & params) override;
|
||||
|
||||
/// Экспорт интерфейсов состояния: position, velocity, effort
|
||||
std::vector<hardware_interface::StateInterface>
|
||||
export_state_interfaces() override;
|
||||
// Экспортируем external_torque как "unlisted" интерфейс (не нужно объявлять в URDF).
|
||||
// Стандартные интерфейсы (position, velocity, effort) базовый класс создаёт из URDF.
|
||||
std::vector<hardware_interface::InterfaceDescription>
|
||||
export_unlisted_state_interface_descriptions() override;
|
||||
|
||||
/// Экспорт командных интерфейсов: position (и/или effort)
|
||||
std::vector<hardware_interface::CommandInterface>
|
||||
export_command_interfaces() override;
|
||||
CallbackReturn on_activate(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state) override;
|
||||
CallbackReturn on_deactivate(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state) override;
|
||||
|
||||
/// Активация: открываем UDP соединение с роботом
|
||||
CallbackReturn on_activate(
|
||||
const rclcpp_lifecycle::State& previous_state) override;
|
||||
|
||||
/// Деактивация: закрываем соединение, сбрасываем команды
|
||||
CallbackReturn on_deactivate(
|
||||
const rclcpp_lifecycle::State& previous_state) override;
|
||||
|
||||
/// Чтение данных с робота (вызывается перед каждым шагом контроллера)
|
||||
hardware_interface::return_type read(
|
||||
const rclcpp::Time& time,
|
||||
const rclcpp::Duration& period) override;
|
||||
const rclcpp::Time & time, const rclcpp::Duration & period) override;
|
||||
|
||||
/// Запись команд на робот (вызывается после каждого шага контроллера)
|
||||
hardware_interface::return_type write(
|
||||
const rclcpp::Time& time,
|
||||
const rclcpp::Duration& period) override;
|
||||
const rclcpp::Time & time, const rclcpp::Duration & period) override;
|
||||
|
||||
private:
|
||||
// Параметры из URDF <hardware><param>
|
||||
std::string robot_ip_; //IP адрес контроллера KUKA
|
||||
int fri_port_{30200}; // UDP порт FRI (по умолчанию 30200)
|
||||
bool simulate_{false}; // Режим симуляции (без реального робота)
|
||||
std::string cmd_mode_str_{"position"}; // "position" или "torque"
|
||||
static constexpr size_t N_JOINTS = FRIClient::N_JOINTS;
|
||||
|
||||
// Параметры из <hardware><param> в URDF
|
||||
std::string robot_ip_;
|
||||
int fri_port_{30200};
|
||||
bool simulate_{false};
|
||||
std::string cmd_mode_str_{"position"};
|
||||
|
||||
// FRI объекты
|
||||
std::unique_ptr<FRIClient> fri_client_;
|
||||
std::unique_ptr<KUKA::FRI::UdpConnection> connection_;
|
||||
std::unique_ptr<KUKA::FRI::ClientApplication> app_;
|
||||
|
||||
// FRI выполняется в отдельном фоновом потоке,
|
||||
// чтобы не блокировать ros2_control loop.
|
||||
// FRI работает в фоновом потоке: step() блокируется до UDP-пакета,
|
||||
// поэтому не нагружает CPU. Синхронизация — через мьютекс FRIClient.
|
||||
std::thread fri_thread_;
|
||||
std::atomic<bool> fri_running_{false};
|
||||
|
||||
/// Функция фонового потока: крутит app_->step() в цикле
|
||||
void friThreadFunc();
|
||||
|
||||
// Данные интерфейсов ros2_control
|
||||
// (ros2_control обращается к ним через указатели из export_*)
|
||||
static constexpr size_t N_JOINTS = FRIClient::N_JOINTS;
|
||||
// Кэшированные хэндлы интерфейсов состояния (заполняются в on_activate)
|
||||
std::array<hardware_interface::StateInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_pos_;
|
||||
std::array<hardware_interface::StateInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_vel_;
|
||||
std::array<hardware_interface::StateInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_eff_;
|
||||
std::array<hardware_interface::StateInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_ext_;
|
||||
|
||||
std::vector<double> hw_pos_; // Измеренные позиции [рад]
|
||||
std::vector<double> hw_vel_; // Расчётные скорости [рад/с]
|
||||
std::vector<double> hw_eff_; // Измеренные моменты [Нм]
|
||||
// Кэшированные хэндлы командных интерфейсов
|
||||
std::array<hardware_interface::CommandInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_cmd_pos_;
|
||||
std::array<hardware_interface::CommandInterface::SharedPtr, N_JOINTS> h_cmd_eff_;
|
||||
|
||||
std::vector<double> cmd_pos_; // Команда позиции [рад]
|
||||
std::vector<double> cmd_eff_; // Команда момента [Нм]
|
||||
// Предыдущие позиции и отфильтрованные скорости (EMA, alpha=0.2)
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> prev_pos_{};
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> vel_filtered_{};
|
||||
|
||||
std::vector<double> prev_pos_; // Предыдущая позиция для расчёта velocity
|
||||
|
||||
// Вспомогательный метод
|
||||
/// Создаёт объект CommandMode из строки параметра
|
||||
CommandMode parseCommandMode(const std::string& mode_str) const;
|
||||
CommandMode parseCommandMode(const std::string & mode_str) const;
|
||||
};
|
||||
|
||||
} // namespace iiwa_controller
|
||||
@@ -1,156 +1,165 @@
|
||||
// ============================================================
|
||||
// FRIClient.cpp
|
||||
//
|
||||
// Ключевые решения:
|
||||
// 1. В waitForCommand() мы «инициализируем» target_pos_ текущей
|
||||
// позицией робота, чтобы при переходе в COMMANDING_ACTIVE
|
||||
// не было рывка.
|
||||
// 2. В command() данные читаются/пишутся под мьютексом —
|
||||
// ros2_control::write() работает в другом потоке.
|
||||
// 3. Момент в режиме TORQUE суммируется с gravity compensation
|
||||
// робота (setJointPosition — feedforward, addJointTorque — delta).
|
||||
// ============================================================
|
||||
#include "iiwa_controller/FRIClient.h"
|
||||
|
||||
#include <cstring> // std::memcpy
|
||||
#include <cmath>
|
||||
#include <cstring>
|
||||
|
||||
#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
|
||||
|
||||
namespace iiwa_controller
|
||||
{
|
||||
|
||||
// Вспомогательная функция
|
||||
static const char* friStateName(KUKA::FRI::ESessionState s) {
|
||||
static const char * friStateName(KUKA::FRI::ESessionState s)
|
||||
{
|
||||
switch (s) {
|
||||
case KUKA::FRI::IDLE: return "IDLE";
|
||||
case KUKA::FRI::MONITORING_WAIT: return "MONITORING_WAIT";
|
||||
case KUKA::FRI::MONITORING_READY: return "MONITORING_READY";
|
||||
case KUKA::FRI::COMMANDING_WAIT: return "COMMANDING_WAIT";
|
||||
case KUKA::FRI::COMMANDING_ACTIVE: return "COMMANDING_ACTIVE";
|
||||
case KUKA::FRI::COMMANDING_ACTIVE:return "COMMANDING_ACTIVE";
|
||||
default: return "UNKNOWN";
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Конструктор
|
||||
FRIClient::FRIClient(CommandMode mode): cmd_mode_(mode) {
|
||||
FRIClient::FRIClient(CommandMode mode) : cmd_mode_(mode)
|
||||
{
|
||||
target_pos_.fill(0.0);
|
||||
target_tau_.fill(0.0);
|
||||
measured_pos_.fill(0.0);
|
||||
measured_tau_.fill(0.0);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Вспомогательный приватный метод: обновить measured_pos_ и _tau_
|
||||
// !!!вызывать только под data_mutex_!!!
|
||||
void FRIClient::updateMeasuredState() {
|
||||
// getMeasuredJointPosition() возвращает указатель на массив double[7]
|
||||
const double* pos_ptr = robotState().getMeasuredJointPosition();
|
||||
const double* tau_ptr = robotState().getMeasuredTorque();
|
||||
std::memcpy(measured_pos_.data(), pos_ptr, N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
std::memcpy(measured_tau_.data(), tau_ptr, N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
}
|
||||
// Вызывается ТОЛЬКО из Monitor-состояний.
|
||||
// getIpoJointPosition() в Monitor-режиме бросает FRIException → не вызываем.
|
||||
void FRIClient::captureMonitoringData()
|
||||
{
|
||||
std::memcpy(
|
||||
snapshot_.measured_pos.data(),
|
||||
robotState().getMeasuredJointPosition(), N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
std::memcpy(
|
||||
snapshot_.measured_tau.data(),
|
||||
robotState().getMeasuredTorque(), N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
std::memcpy(
|
||||
snapshot_.external_tau.data(),
|
||||
robotState().getExternalTorque(), N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
snapshot_.sample_time = robotState().getSampleTime();
|
||||
snapshot_.quality = robotState().getConnectionQuality();
|
||||
snapshot_.ipo_valid = false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// monitor() — MONITORING_WAIT / MONITORING_READY
|
||||
// Только читаем состояние, команды не отправляем
|
||||
void FRIClient::monitor() {
|
||||
// Вызывается из Commanding-состояний (COMMANDING_WAIT и COMMANDING_ACTIVE).
|
||||
// getIpoJointPosition() здесь доступна.
|
||||
void FRIClient::captureCommandingData()
|
||||
{
|
||||
captureMonitoringData();
|
||||
std::memcpy(
|
||||
snapshot_.ipo_pos.data(),
|
||||
robotState().getIpoJointPosition(), N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
snapshot_.ipo_valid = true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// MONITORING_WAIT / MONITORING_READY
|
||||
void FRIClient::monitor()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
updateMeasuredState();
|
||||
}
|
||||
captureMonitoringData();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// waitForCommand() — COMMANDING_WAIT
|
||||
// FRI требует, чтобы в этом состоянии мы всё равно отправляли
|
||||
// команду. Отправляем «эхо» текущей позиции — робот не двигается.
|
||||
// Заодно инициализируем target_pos_ измеренной позицией, чтобы
|
||||
// при входе в COMMANDING_ACTIVE не было скачка.
|
||||
void FRIClient::waitForCommand() {
|
||||
// COMMANDING_WAIT
|
||||
// FRI-документация §6.2.2: клиент ОБЯЗАН отправлять команды в каждом цикле.
|
||||
// Переход COMMANDING_WAIT → COMMANDING_ACTIVE происходит когда:
|
||||
// |IPO_position[j] - commanded_position[j]| < 0.001 рад (для всех j)
|
||||
// КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО: эхировать IPO-позицию, а не measured-позицию!
|
||||
// Если эхировать measured, статическое отклонение от IPO заблокирует переход.
|
||||
void FRIClient::waitForCommand()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
updateMeasuredState();
|
||||
captureCommandingData();
|
||||
|
||||
// Инициализируем целевую позицию текущей —
|
||||
// ros2_control перезапишет её в следующем цикле write()
|
||||
target_pos_ = measured_pos_;
|
||||
// Инициализируем целевую позицию IPO-позицией.
|
||||
// ros2_control::write() перезапишет её в следующем цикле командой контроллера.
|
||||
// Важно: до первого write() мы должны эхировать IPO, а не 0.
|
||||
std::memcpy(target_pos_.data(), snapshot_.ipo_pos.data(), N_JOINTS * sizeof(double));
|
||||
|
||||
// Отправляем эхо позиции
|
||||
robotCommand().setJointPosition(target_pos_.data());
|
||||
}
|
||||
|
||||
// command() — COMMANDING_ACTIVE
|
||||
// Основной цикл управления. Вызывается каждые send_period мс.
|
||||
void FRIClient::command() {
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
updateMeasuredState();
|
||||
|
||||
if (cmd_mode_ == CommandMode::POSITION) {
|
||||
// Режим управления позицией
|
||||
// Просто отправляем целевую позицию, записанную из write()
|
||||
robotCommand().setJointPosition(target_pos_.data());
|
||||
}
|
||||
// CommandMode::TORQUE
|
||||
else {
|
||||
// Режим управления моментом
|
||||
// FRI требует одновременно задавать позицию
|
||||
// и дополнительный момент.
|
||||
// target_pos_ используется как feedforward (без движения),
|
||||
// target_tau_ желаемый дополнительный момент поверх
|
||||
// внутреннего регулятора KUKA.
|
||||
robotCommand().setJointPosition(target_pos_.data());
|
||||
if (cmd_mode_ == CommandMode::TORQUE) {
|
||||
// В COMMANDING_WAIT момент обнуляем — контроллер ещё не синхронизирован
|
||||
target_tau_.fill(0.0);
|
||||
robotCommand().setTorque(target_tau_.data());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// onStateChange() — уведомление о смене состояния FRI
|
||||
void FRIClient::onStateChange(KUKA::FRI::ESessionState oldState,
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState newState) {
|
||||
// COMMANDING_ACTIVE — основной цикл управления
|
||||
void FRIClient::command()
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
captureCommandingData();
|
||||
|
||||
robotCommand().setJointPosition(target_pos_.data());
|
||||
|
||||
if (cmd_mode_ == CommandMode::TORQUE) {
|
||||
// TORQUE-режим: позиция = feedforward удержания, момент = дополнительный overlay.
|
||||
// Кука ограничивает: отклонение позиции > ±10° → CommandInvalidException.
|
||||
robotCommand().setTorque(target_tau_.data());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void FRIClient::onStateChange(
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState oldState, KUKA::FRI::ESessionState newState)
|
||||
{
|
||||
session_state_.store(newState, std::memory_order_relaxed);
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(
|
||||
rclcpp::get_logger("FRIClient"),
|
||||
"[FRI] Состояние: %s → %s",
|
||||
friStateName(oldState),
|
||||
friStateName(newState));
|
||||
"[FRI] %s → %s", friStateName(oldState), friStateName(newState));
|
||||
|
||||
// При потере сессии очищаем целевые команды для безопасности
|
||||
if (newState == KUKA::FRI::IDLE ||
|
||||
newState == KUKA::FRI::MONITORING_WAIT) {
|
||||
if (newState == KUKA::FRI::IDLE || newState == KUKA::FRI::MONITORING_WAIT) {
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
target_tau_.fill(0.0);
|
||||
// target_pos_ оставляем — при переподключении нужно знать
|
||||
// последнюю «безопасную» позицию
|
||||
RCLCPP_WARN(rclcpp::get_logger("FRIClient"),
|
||||
"[FRI] Команды сброшены (сессия неактивна)");
|
||||
}
|
||||
RCLCPP_WARN(
|
||||
rclcpp::get_logger("FRIClient"),
|
||||
"[FRI] Сессия неактивна — моменты обнулены для безопасности");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Thread-safe setters/getters (вызываются из ros2_control)
|
||||
void FRIClient::setTargetJointPositions(
|
||||
const std::array<double, N_JOINTS>& q) {
|
||||
// Thread-safe сеттеры/геттеры
|
||||
|
||||
void FRIClient::setTargetJointPositions(const std::array<double, N_JOINTS> & q)
|
||||
{
|
||||
// Защита: командный интерфейс может содержать NaN до первой команды контроллера.
|
||||
// Отправка NaN в COMMANDING_ACTIVE → немедленный CK_COMPOUND_RETURN_ERROR.
|
||||
for (const auto & v : q) {
|
||||
if (!std::isfinite(v)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
target_pos_ = q;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void FRIClient::setTargetJointTorques(
|
||||
const std::array<double, N_JOINTS>& tau) {
|
||||
void FRIClient::setTargetJointTorques(const std::array<double, N_JOINTS> & tau)
|
||||
{
|
||||
for (const auto & v : tau) {
|
||||
if (!std::isfinite(v)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
target_tau_ = tau;
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::array<double, FRIClient::N_JOINTS>
|
||||
FRIClient::getMeasuredJointPositions() const {
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
return measured_pos_;
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::array<double, FRIClient::N_JOINTS>
|
||||
FRIClient::getMeasuredTorque() const {
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
return measured_tau_;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool FRIClient::isCommandingActive() const {
|
||||
return session_state_.load(std::memory_order_relaxed) ==
|
||||
KUKA::FRI::COMMANDING_ACTIVE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState FRIClient::getSessionState() const {
|
||||
return session_state_.load(std::memory_order_relaxed);
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
IIWAStateSnapshot FRIClient::getStateSnapshot() const
|
||||
{
|
||||
std::lock_guard<std::mutex> lock(data_mutex_);
|
||||
return snapshot_;
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool FRIClient::isCommandingActive() const
|
||||
{
|
||||
return session_state_.load(std::memory_order_relaxed) == KUKA::FRI::COMMANDING_ACTIVE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
KUKA::FRI::ESessionState FRIClient::getSessionState() const
|
||||
{
|
||||
return session_state_.load(std::memory_order_relaxed);
|
||||
}
|
||||
|
||||
} // namespace iiwa_controller
|
||||
|
||||
@@ -1,36 +1,14 @@
|
||||
// ============================================================
|
||||
// IIWAHardwareInterface.cpp
|
||||
//
|
||||
// 1. FRI работает в ОТДЕЛЬНОМ потоке (friThreadFunc), который
|
||||
// непрерывно вызывает app_->step(). Это обязательно, т.к.
|
||||
// FRI имеет жёсткие требования по таймингу (jitter < 1мс),
|
||||
// а ros2_control loop может иметь джиттер.
|
||||
//
|
||||
// 2. Синхронизация между ros2_control (read/write) и FRI
|
||||
// потоком выполнена внутри FRIClient через мьютекс.
|
||||
// read() и write() просто вызывают thread-safe геттеры/
|
||||
// сеттеры FRIClient — они никогда не блокируют FRI поток
|
||||
// надолго.
|
||||
//
|
||||
// 3. В режиме симуляции (simulate: true в URDF params) FRI
|
||||
// не используется — команды просто эхируются как состояние.
|
||||
// Удобно для разработки без реального робота.
|
||||
//
|
||||
// 4. Безопасность: если FRI сессия не в COMMANDING_ACTIVE,
|
||||
// write() пропускает отправку команды (FRIClient сам
|
||||
// удерживает последнюю безопасную позицию).
|
||||
// ============================================================
|
||||
#include "iiwa_controller/IIWAHardwareInterface.hpp"
|
||||
|
||||
#include <chrono>
|
||||
#include <thread>
|
||||
#include <stdexcept>
|
||||
|
||||
#include "hardware_interface/hardware_info.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/types/hardware_component_interface_params.hpp"
|
||||
#include "hardware_interface/types/hardware_interface_type_values.hpp"
|
||||
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
|
||||
#include "pluginlib/class_list_macros.hpp"
|
||||
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
|
||||
|
||||
// Регистрируем плагин для pluginlib
|
||||
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(
|
||||
iiwa_controller::IIWAHardwareInterface,
|
||||
hardware_interface::SystemInterface)
|
||||
@@ -38,328 +16,266 @@ PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(
|
||||
namespace iiwa_controller
|
||||
{
|
||||
|
||||
// Псевдоним для удобства
|
||||
using CallbackReturn =
|
||||
rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn;
|
||||
|
||||
// Вспомогательная функция: получить параметр из HardwareInfo
|
||||
// или вернуть значение по умолчанию
|
||||
static std::string getParam(
|
||||
const hardware_interface::HardwareInfo& info,
|
||||
const std::string& name,
|
||||
const std::string& default_val = "")
|
||||
const hardware_interface::HardwareInfo & info,
|
||||
const std::string & name,
|
||||
const std::string & default_val = "")
|
||||
{
|
||||
auto it = info.hardware_parameters.find(name);
|
||||
return (it != info.hardware_parameters.end()) ? it->second : default_val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// on_init()
|
||||
// Читаем параметры из секции <hardware><param> URDF/XACRO.
|
||||
// Пример в URDF:
|
||||
// <param name="robot_ip">192.168.1.1</param>
|
||||
// <param name="fri_port">30200</param>
|
||||
// <param name="simulate">false</param>
|
||||
// <param name="command_mode">position</param>
|
||||
// on_init — читаем параметры из <hardware><param> в URDF
|
||||
CallbackReturn IIWAHardwareInterface::on_init(
|
||||
const hardware_interface::HardwareInfo& info)
|
||||
const hardware_interface::HardwareComponentInterfaceParams & params)
|
||||
{
|
||||
// Базовый on_init выполняет проверку URDF структуры
|
||||
if (hardware_interface::SystemInterface::on_init(info) !=
|
||||
CallbackReturn::SUCCESS)
|
||||
{
|
||||
if (hardware_interface::SystemInterface::on_init(params) != CallbackReturn::SUCCESS) {
|
||||
return CallbackReturn::ERROR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Читаем параметры
|
||||
// TODO: Изменить IP
|
||||
robot_ip_ = getParam(info, "robot_ip", "192.168.1.1");
|
||||
const auto & info = params.hardware_info;
|
||||
|
||||
robot_ip_ = getParam(info, "robot_ip", "192.170.10.10");
|
||||
fri_port_ = std::stoi(getParam(info, "fri_port", "30200"));
|
||||
simulate_ = (getParam(info, "simulate", "false") == "true");
|
||||
cmd_mode_str_ = getParam(info, "command_mode", "position");
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Параметры: ip=%s port=%d simulate=%s mode=%s",
|
||||
RCLCPP_INFO(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"on_init: ip=%s port=%d simulate=%s mode=%s",
|
||||
robot_ip_.c_str(), fri_port_,
|
||||
simulate_ ? "true" : "false",
|
||||
cmd_mode_str_.c_str());
|
||||
|
||||
// Проверяем число суставов в URDF
|
||||
if (info.joints.size() != N_JOINTS)
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_FATAL(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"URDF содержит %zu суставов, ожидается %zu",
|
||||
info.joints.size(), N_JOINTS);
|
||||
if (info.joints.size() != N_JOINTS) {
|
||||
RCLCPP_FATAL(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"URDF содержит %zu суставов, ожидается %zu", info.joints.size(), N_JOINTS);
|
||||
return CallbackReturn::ERROR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Инициализируем векторы данных
|
||||
hw_pos_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
hw_vel_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
hw_eff_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
cmd_pos_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
cmd_eff_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
prev_pos_.assign(N_JOINTS, 0.0);
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"on_init() завершён успешно");
|
||||
prev_pos_.fill(0.0);
|
||||
return CallbackReturn::SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// export_state_interfaces()
|
||||
// Регистрируем интерфейсы состояния:
|
||||
// joint_N/position, joint_N/velocity, joint_N/effort
|
||||
// ros2_control controller_manager читает эти данные
|
||||
std::vector<hardware_interface::StateInterface>
|
||||
IIWAHardwareInterface::export_state_interfaces()
|
||||
// Добавляем external_torque как "unlisted" интерфейс — не требует объявления в URDF.
|
||||
// Стандартные интерфейсы (position/velocity/effort) базовый класс создаёт из URDF.
|
||||
std::vector<hardware_interface::InterfaceDescription>
|
||||
IIWAHardwareInterface::export_unlisted_state_interface_descriptions()
|
||||
{
|
||||
std::vector<hardware_interface::StateInterface> interfaces;
|
||||
interfaces.reserve(N_JOINTS * 3);
|
||||
std::vector<hardware_interface::InterfaceDescription> descs;
|
||||
descs.reserve(N_JOINTS);
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i)
|
||||
{
|
||||
const std::string& joint_name = info_.joints[i].name;
|
||||
|
||||
// Позиция сустава [рад]
|
||||
interfaces.emplace_back(joint_name,
|
||||
hardware_interface::HW_IF_POSITION, &hw_pos_[i]);
|
||||
|
||||
// Скорость сустава [рад/с] — вычисляется численно в read()
|
||||
interfaces.emplace_back(joint_name,
|
||||
hardware_interface::HW_IF_VELOCITY, &hw_vel_[i]);
|
||||
|
||||
// Момент сустава [Нм]
|
||||
interfaces.emplace_back(joint_name,
|
||||
hardware_interface::HW_IF_EFFORT, &hw_eff_[i]);
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
hardware_interface::InterfaceInfo if_info;
|
||||
if_info.name = "external_torque";
|
||||
if_info.data_type = "double";
|
||||
if_info.initial_value = "0.0";
|
||||
descs.emplace_back(info_.joints[i].name, if_info);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return interfaces;
|
||||
return descs;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// export_command_interfaces()
|
||||
// Регистрируем командные интерфейсы:
|
||||
// joint_N/position — для position контроллера
|
||||
// joint_N/effort — для effort/impedance контроллера
|
||||
std::vector<hardware_interface::CommandInterface>
|
||||
IIWAHardwareInterface::export_command_interfaces()
|
||||
CommandMode IIWAHardwareInterface::parseCommandMode(const std::string & mode_str) const
|
||||
{
|
||||
std::vector<hardware_interface::CommandInterface> interfaces;
|
||||
interfaces.reserve(N_JOINTS * 2);
|
||||
return (mode_str == "torque") ? CommandMode::TORQUE : CommandMode::POSITION;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i)
|
||||
{
|
||||
const std::string& joint_name = info_.joints[i].name;
|
||||
// on_activate — открываем FRI и ждём подключения
|
||||
CallbackReturn IIWAHardwareInterface::on_activate(const rclcpp_lifecycle::State &)
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "Активация...");
|
||||
|
||||
// Командная позиция [рад]
|
||||
interfaces.emplace_back(joint_name,
|
||||
hardware_interface::HW_IF_POSITION, &cmd_pos_[i]);
|
||||
// Кэшируем хэндлы интерфейсов (доступны после on_export_*,
|
||||
// базовый класс вызывает их до on_activate).
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
const std::string & jn = info_.joints[i].name;
|
||||
|
||||
// Командный момент [Нм]
|
||||
interfaces.emplace_back(joint_name,
|
||||
hardware_interface::HW_IF_EFFORT, &cmd_eff_[i]);
|
||||
h_pos_[i] = get_state_interface_handle(jn + "/" + hardware_interface::HW_IF_POSITION);
|
||||
h_vel_[i] = get_state_interface_handle(jn + "/" + hardware_interface::HW_IF_VELOCITY);
|
||||
h_eff_[i] = get_state_interface_handle(jn + "/" + hardware_interface::HW_IF_EFFORT);
|
||||
h_ext_[i] = get_state_interface_handle(jn + "/external_torque");
|
||||
|
||||
h_cmd_pos_[i] = get_command_interface_handle(jn + "/" + hardware_interface::HW_IF_POSITION);
|
||||
h_cmd_eff_[i] = get_command_interface_handle(jn + "/" + hardware_interface::HW_IF_EFFORT);
|
||||
|
||||
if (!h_pos_[i] || !h_vel_[i] || !h_eff_[i] || !h_cmd_pos_[i] || !h_cmd_eff_[i]) {
|
||||
RCLCPP_FATAL(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Не удалось получить хэндл интерфейса для сустава '%s'. "
|
||||
"Проверьте объявление <state_interface>/<command_interface> в URDF.",
|
||||
jn.c_str());
|
||||
return CallbackReturn::ERROR;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return interfaces;
|
||||
}
|
||||
if (simulate_) {
|
||||
RCLCPP_WARN(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "РЕЖИМ СИМУЛЯЦИИ: FRI не используется");
|
||||
return CallbackReturn::SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// parseCommandMode() — вспомогательный метод
|
||||
CommandMode IIWAHardwareInterface::parseCommandMode(
|
||||
const std::string& mode_str) const
|
||||
{
|
||||
if (mode_str == "torque") return CommandMode::TORQUE;
|
||||
return CommandMode::POSITION;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// on_activate()
|
||||
// Создаём FRI объекты и запускаем фоновый поток.
|
||||
CallbackReturn IIWAHardwareInterface::on_activate(
|
||||
const rclcpp_lifecycle::State& /*previous_state*/)
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Активация hardware interface...");
|
||||
|
||||
if (!simulate_)
|
||||
{
|
||||
// ---- Создаём FRI клиент с нужным режимом управления ----
|
||||
CommandMode mode = parseCommandMode(cmd_mode_str_);
|
||||
fri_client_ = std::make_unique<FRIClient>(mode);
|
||||
// Создаём FRI-объекты
|
||||
fri_client_ = std::make_unique<FRIClient>(parseCommandMode(cmd_mode_str_));
|
||||
connection_ = std::make_unique<KUKA::FRI::UdpConnection>();
|
||||
app_ = std::make_unique<KUKA::FRI::ClientApplication>(
|
||||
*connection_, *fri_client_);
|
||||
app_ = std::make_unique<KUKA::FRI::ClientApplication>(*connection_, *fri_client_);
|
||||
|
||||
// Открываем UDP соединение
|
||||
// connect(port, remoteHost):
|
||||
// port — локальный UDP порт (тот же, что задан в FRIConfiguration на роботе)
|
||||
// remoteHost — nullptr означает «принять от любого хоста»
|
||||
// (робот сам начинает посылать пакеты)
|
||||
if (!app_->connect(fri_port_, nullptr))
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_FATAL(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Не удалось открыть FRI UDP порт %d", fri_port_);
|
||||
// Открываем UDP-порт.
|
||||
// remoteHost=nullptr: принимаем пакеты от любого хоста.
|
||||
// Робот сам начинает слать пакеты после запуска ServerFriRos2 на контроллере.
|
||||
if (!app_->connect(fri_port_, nullptr)) {
|
||||
RCLCPP_FATAL(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Не удалось открыть UDP-порт %d", fri_port_);
|
||||
return CallbackReturn::ERROR;
|
||||
}
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI UDP порт %d открыт. Ждём пакеты от робота...",
|
||||
fri_port_);
|
||||
RCLCPP_INFO(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"UDP-порт %d открыт. Запустите ServerFriRos2 на роботе (%s)...",
|
||||
fri_port_, robot_ip_.c_str());
|
||||
|
||||
// Запускаем FRI в фоновом потоке
|
||||
// Запускаем FRI-поток
|
||||
fri_running_.store(true, std::memory_order_relaxed);
|
||||
fri_thread_ = std::thread(&IIWAHardwareInterface::friThreadFunc, this);
|
||||
|
||||
// Даём роботу 5 секунд на установку сессии
|
||||
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
|
||||
// Ждём установки FRI-сессии (до 15 с)
|
||||
constexpr int kTimeoutMs = 15000;
|
||||
constexpr int kPollMs = 100;
|
||||
int elapsed = 0;
|
||||
while (fri_client_->getSessionState() == KUKA::FRI::IDLE && elapsed < kTimeoutMs) {
|
||||
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(kPollMs));
|
||||
elapsed += kPollMs;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Проверяем, что FRI хотя бы в состоянии MONITORING
|
||||
auto state = fri_client_->getSessionState();
|
||||
if (state == KUKA::FRI::IDLE)
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI сессия не установилась. "
|
||||
"Запущено ли AAServerFri на роботе?");
|
||||
// Не возвращаем ERROR — даём ещё шанс (робот может быть занят)
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI сессия установлена!");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_WARN(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"РЕЖИМ СИМУЛЯЦИИ: FRI не используется");
|
||||
if (fri_client_->getSessionState() == KUKA::FRI::IDLE) {
|
||||
RCLCPP_ERROR(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI не подключился за %d с. Проверьте ServerFriRos2 на %s",
|
||||
kTimeoutMs / 1000, robot_ip_.c_str());
|
||||
// Не возвращаем ERROR: даём шанс дождаться в фоне
|
||||
} else {
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "FRI-сессия установлена!");
|
||||
|
||||
// Инициализируем prev_pos_ текущей измеренной позицией,
|
||||
// чтобы первый расчёт velocity не дал ложного скачка.
|
||||
const auto snap = fri_client_->getStateSnapshot();
|
||||
prev_pos_ = snap.measured_pos;
|
||||
vel_filtered_.fill(0.0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return CallbackReturn::SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// friThreadFunc()
|
||||
// Фоновый поток: крутим app_->step() с максимальной скоростью.
|
||||
// app_->step() блокируется до получения UDP пакета от робота,
|
||||
// поэтому этот поток НЕ занимает 100% CPU зря.
|
||||
// Фоновый поток: step() ждёт UDP-пакет, вызывает callback, отправляет ответ.
|
||||
// Блокирующий recv внутри step() — поток не ест CPU впустую.
|
||||
void IIWAHardwareInterface::friThreadFunc()
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI поток запущен");
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "FRI-поток запущен");
|
||||
|
||||
while (fri_running_.load(std::memory_order_relaxed))
|
||||
{
|
||||
// step() = получить пакет + вызвать callback + отправить ответ
|
||||
// Возвращает false если соединение потеряно
|
||||
bool ok = app_->step();
|
||||
if (!ok)
|
||||
{
|
||||
while (fri_running_.load(std::memory_order_relaxed)) {
|
||||
if (!app_->step()) {
|
||||
RCLCPP_WARN_THROTTLE(
|
||||
rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
*rclcpp::Clock::make_shared(),
|
||||
2000, // не чаще раза в 2 сек
|
||||
"FRI app->step() вернул false (соединение потеряно?)");
|
||||
*rclcpp::Clock::make_shared(), 2000,
|
||||
"FRI: step() вернул false (соединение потеряно?)");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI поток завершён");
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "FRI-поток завершён");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// on_deactivate()
|
||||
// Останавливаем FRI поток и закрываем соединение.
|
||||
CallbackReturn IIWAHardwareInterface::on_deactivate(
|
||||
const rclcpp_lifecycle::State& /*previous_state*/)
|
||||
// on_deactivate — останавливаем FRI-поток и закрываем UDP
|
||||
CallbackReturn IIWAHardwareInterface::on_deactivate(const rclcpp_lifecycle::State &)
|
||||
{
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"Деактивация hardware interface...");
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "Деактивация...");
|
||||
|
||||
if (!simulate_)
|
||||
{
|
||||
// Сигнализируем потоку остановиться
|
||||
if (!simulate_) {
|
||||
fri_running_.store(false, std::memory_order_relaxed);
|
||||
|
||||
// Ждём завершения потока
|
||||
if (fri_thread_.joinable()) {
|
||||
fri_thread_.join();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Закрываем UDP соединение
|
||||
if (app_) {
|
||||
app_->disconnect();
|
||||
}
|
||||
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"),
|
||||
"FRI отключён");
|
||||
RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("IIWAHardwareInterface"), "FRI отключён");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Сбрасываем команды в ноль для безопасности
|
||||
std::fill(cmd_pos_.begin(), cmd_pos_.end(), 0.0);
|
||||
std::fill(cmd_eff_.begin(), cmd_eff_.end(), 0.0);
|
||||
// Обнуляем хэндлы — они невалидны вне ACTIVE-состояния
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
h_pos_[i] = h_vel_[i] = h_eff_[i] = h_ext_[i] = nullptr;
|
||||
h_cmd_pos_[i] = h_cmd_eff_[i] = nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return CallbackReturn::SUCCESS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// read()
|
||||
// Копируем данные из FRIClient → буферы ros2_control.
|
||||
// Вызывается перед каждым шагом контроллера (~1кГц или по URDF).
|
||||
// read() — копируем данные FRI → интерфейсы состояния.
|
||||
// Вызывается ros2_control перед каждым шагом контроллера.
|
||||
// set_state(..., false) = non-blocking try_lock, RT-безопасно.
|
||||
hardware_interface::return_type IIWAHardwareInterface::read(
|
||||
const rclcpp::Time& /*time*/,
|
||||
const rclcpp::Duration& period)
|
||||
const rclcpp::Time &, const rclcpp::Duration & period)
|
||||
{
|
||||
if (simulate_)
|
||||
{
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i)
|
||||
{
|
||||
hw_vel_[i] = (cmd_pos_[i] - hw_pos_[i]) / period.seconds();
|
||||
hw_pos_[i] = cmd_pos_[i];
|
||||
hw_eff_[i] = cmd_eff_[i];
|
||||
if (simulate_) {
|
||||
// Эхируем команды как состояние
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
double pos = 0.0;
|
||||
get_command(h_cmd_pos_[i], pos, false);
|
||||
set_state(h_pos_[i], pos, false);
|
||||
set_state(h_vel_[i], 0.0, false);
|
||||
set_state(h_eff_[i], 0.0, false);
|
||||
set_state(h_ext_[i], 0.0, false);
|
||||
}
|
||||
return hardware_interface::return_type::OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Реальный робот
|
||||
// Получаем данные из FRIClient (thread-safe геттеры)
|
||||
const auto pos = fri_client_->getMeasuredJointPositions();
|
||||
const auto tau = fri_client_->getMeasuredTorque();
|
||||
const auto snap = fri_client_->getStateSnapshot();
|
||||
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i)
|
||||
{
|
||||
// Числовая производная скорости: v = (q_new - q_old) / dt
|
||||
// Точнее было бы использовать фильтр, но для начала достаточно
|
||||
double dt = period.seconds();
|
||||
hw_vel_[i] = (dt > 1e-9)
|
||||
? (pos[i] - prev_pos_[i]) / dt
|
||||
: 0.0;
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
const double pos = snap.measured_pos[i];
|
||||
|
||||
hw_pos_[i] = pos[i];
|
||||
hw_eff_[i] = tau[i];
|
||||
prev_pos_[i] = pos[i];
|
||||
// Численное дифференцирование + EMA-фильтр (alpha=0.2).
|
||||
// Сглаживает шум квантования энкодера и алиасинг при update_rate > FRI-rate.
|
||||
constexpr double kAlpha = 0.2;
|
||||
const double dt = period.seconds();
|
||||
const double vel_raw = (dt > 1e-9) ? (pos - prev_pos_[i]) / dt : 0.0;
|
||||
vel_filtered_[i] = kAlpha * vel_raw + (1.0 - kAlpha) * vel_filtered_[i];
|
||||
prev_pos_[i] = pos;
|
||||
|
||||
set_state(h_pos_[i], pos, false);
|
||||
set_state(h_vel_[i], vel_filtered_[i], false);
|
||||
set_state(h_eff_[i], snap.measured_tau[i], false);
|
||||
set_state(h_ext_[i], snap.external_tau[i], false);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return hardware_interface::return_type::OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// write()
|
||||
// Копируем команды из буферов ros2_control → FRIClient.
|
||||
// Вызывается после каждого шага контроллера.
|
||||
// write() — копируем команды контроллера → FRI.
|
||||
// Вызывается ros2_control после шага контроллера.
|
||||
// get_command(..., false) = non-blocking, RT-безопасно.
|
||||
hardware_interface::return_type IIWAHardwareInterface::write(
|
||||
const rclcpp::Time& /*time*/,
|
||||
const rclcpp::Duration& /*period*/)
|
||||
const rclcpp::Time &, const rclcpp::Duration &)
|
||||
{
|
||||
if (simulate_) {
|
||||
return hardware_interface::return_type::OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Упаковываем векторы ros2_control в std::array для FRIClient
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> pos_arr, tau_arr;
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i)
|
||||
{
|
||||
pos_arr[i] = cmd_pos_[i];
|
||||
tau_arr[i] = cmd_eff_[i];
|
||||
std::array<double, N_JOINTS> pos_cmd{}, tau_cmd{};
|
||||
for (size_t i = 0; i < N_JOINTS; ++i) {
|
||||
get_command(h_cmd_pos_[i], pos_cmd[i], false);
|
||||
get_command(h_cmd_eff_[i], tau_cmd[i], false);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Передаём в FRIClient (thread-safe сеттеры)
|
||||
// FRIClient применит их в следующем вызове command()
|
||||
fri_client_->setTargetJointPositions(pos_arr);
|
||||
fri_client_->setTargetJointTorques(tau_arr);
|
||||
// Передаём в FRIClient — применятся в следующем command()-цикле.
|
||||
// FRIClient сам удерживает последнюю безопасную позицию, если сессия неактивна.
|
||||
fri_client_->setTargetJointPositions(pos_cmd);
|
||||
fri_client_->setTargetJointTorques(tau_cmd);
|
||||
|
||||
return hardware_interface::return_type::OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
} // namespace iiwa_controller
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user