# FIFO-приоритет для FRI

## Зачем это нужно

FRI передаёт позиционную команду каждый цикл. При выбранном периоде 10 мс новый пакет должен обрабатываться примерно каждые 10 мс. Обычный планировщик Linux может задержать поток другим процессом. В журнале это видно по сообщениям:

```text
Could not enable FIFO RT scheduling: Operation not permitted
Overrun might occur ... Read time: 11500 us
```

`SCHED_FIFO` — политика планировщика Linux для потоков с фиксированным приоритетом. В проекте `controller_manager` запрашивает приоритет 50, а FRI-поток — 80. Поток FRI получает более высокий приоритет, чтобы вовремя принять пакет KUKA и отправить ответ.

Настройку выполняют **на компьютере с ROS 2**, с которого запускается `cobot run`. Sunrise Cabinet и `cobot-setting.yaml` менять для этого не нужно.

## Настройка Ubuntu 24.04

Выполните на компьютере с ROS 2 под пользователем, который запускает `cobot`:

```bash
sudo groupadd -f realtime
sudo usermod -aG realtime "$USER"
sudo tee /etc/security/limits.d/99-ros2-realtime.conf >/dev/null <<'EOF'
@realtime soft rtprio 99
@realtime soft priority 99
@realtime soft memlock unlimited
@realtime hard rtprio 99
@realtime hard priority 99
@realtime hard memlock unlimited
EOF
```

Затем полностью выйдите из графического сеанса и войдите снова либо перезагрузите компьютер. Открытый терминал не получает новую группу и лимиты.

## Проверка

В новом терминале проверьте группу и лимиты:

```bash
id -nG | tr ' ' '\n' | grep -x realtime
ulimit -r
ulimit -l
```

Ожидаемый результат: первая команда выводит `realtime`, вторая — `99`, третья — `unlimited`.

Запустите FRI без движения робота и убедитесь, что в журнале есть:

```text
FRI worker uses FIFO priority 80
```

После запуска можно дополнительно посмотреть политики всех потоков процесса:

```bash
PID=$(pgrep -n ros2_control_node)
ps -L -p "$PID" -o pid,tid,cls,rtprio,pri,comm
```

Для потоков реального времени в столбце `CLS` будет `FF`; у FRI-потока `RTPRIO` равен 80, у основного цикла `controller_manager` — 50.

!!! warning "Перед первым движением"
    Сначала проверьте успешное подключение FRI и строку `FRI worker uses FIFO priority 80`. Затем выполните короткое перемещение на скорости 0.1 при наблюдении оператора. FIFO уменьшает jitter компьютера, но не отменяет контроль сети, ограничений робота и рабочей зоны.

## Если настройка не сработала

- Если `realtime` отсутствует в выводе `id`, выйдите из системы и войдите снова.
- Если `ulimit -r` меньше 80, проверьте файл `/etc/security/limits.d/99-ros2-realtime.conf` и наличие `pam_limits.so` в конфигурации PAM.
- Если лог всё ещё сообщает `Operation not permitted`, убедитесь, что `cobot run` запущен тем же пользователем, для которого выполнен `usermod`.
- В Python virtualenv дополнительных действий не требуется: права задаются пользователю и наследуются процессом Python.
- Для Docker нужны права контейнера: `--cap-add=sys_nice --ulimit rtprio=99 --ulimit memlock=-1`.

## Откат

Чтобы удалить настройку, выполните:

```bash
sudo rm /etc/security/limits.d/99-ros2-realtime.conf
sudo gpasswd -d "$USER" realtime
```

После повторного входа процессы снова будут работать с обычным планировщиком Linux.

Подробнее о лимитах и приоритете `controller_manager` — в [документации ros2_control](https://control.ros.org/jazzy/doc/ros2_control/controller_manager/doc/userdoc.html#determinism).

## Ограничения траекторий и плавность

`controller.moveit.joint_limits` из `cobot-setting.yaml` задаёт единый файл для всех семи осей. Его читают URDF/xacro, FRI, Webots, MoveIt и web API. `min_position/max_position` описывают рабочие жёсткие пределы; `soft_min_position/soft_max_position` сохраняют более узкие защитные диапазоны. Планирование, командные интерфейсы и проверка API используют пересечение этих диапазонов. При загрузке MoveIt пересечение применяется явно: YAML иначе может переопределить мягкие пределы URDF.

Диапазоны и скорости сверены с [листом KUKA LBR iiwa 7 R800, 0000-246-832 V1.2](https://www.kuka.com/-/media/kuka-downloads/imported/8350ff3ca11642998dbdc81dcc2ed44c/0000246832_en.pdf). Для осей A1…A7 паспортные диапазоны составляют ±170°, ±120°, ±170°, ±120°, ±170°, ±120°, ±175°; скорости с номинальной нагрузкой — 98, 98, 100, 130, 140, 180, 180°/с. Рабочие пределы не расширены относительно прежнего URDF: округления, превышавшие паспортные значения, уменьшены. **Ускорения и рывки в YAML остаются ограничениями проекта, а не подтверждёнными паспортными пределами KUKA.** Данные установленного инструмента, нагрузки и настройки Sunrise по этому листу не проверяются.

Для OMPL/CHOMP обработка выполняется в порядке:

1. TOTG назначает время движения.
2. `iiwa_planning/SetRestBoundary` проверяет скорость исходного состояния и задаёт нулевые скорости/ускорения на концах движения из покоя.
3. Ruckig сглаживает траекторию с ограничением рывка.
4. Повторная установка граничных условий устраняет изменения производных, которые может внести продление длительности в Ruckig.
5. `iiwa_planning/LimitSplineDynamics` проверяет весь квинтический сплайн JTC, включая промежутки между точками. Границы полиномов вычисляются в базисе Бернштейна, а не только по временной сетке. При превышении скорости, ускорения или рывка увеличивается время всей траектории; скорости и ускорения масштабируются согласованно. Выход позиции за рабочие пределы отклоняется.
6. MoveIt проверяет решение на столкновения обычным адаптером `ValidateSolution`.

Pilz PTP/LIN/CIRC проходят проверку сплайна и равномерное увеличение длительности без Ruckig в суставном пространстве. При этом сохраняется исходная кривая интерполяции JTC; точность геометрии LIN/CIRC относительно непрерывного идеального пути отдельно не улучшается. Движения с ненулевыми граничными скоростями/ускорениями (включая некоторые варианты blending) отклоняются: проверка предназначена для перемещений из покоя в покой. `planning.stopped_velocity_tolerance` задаёт порог определения неподвижного начального состояния в рад/с.

CSV/JSON `/trajectory/send*` по-прежнему принимают позиции и время, но теперь строят гладкий сплайн с нулевыми граничными производными и проходят тот же C++-валидатор. Промежуточные точки сохраняются, однако кривая между ними может отличаться от прежней линейной интерполяции. Прямой API не выполняет проверку столкновений. Ответ возвращает фактические `duration` и `time_scale`; времена могут увеличиться. `validate_limits=false` не отключает обязательную проверку динамики и рабочего диапазона.

Перед отправкой требуется свежая обратная связь с именами осей, положениями и скоростями; робот должен быть неподвижен. Точка при `t=0` должна совпадать с текущим положением в пределах `web.trajectory_start_tolerance`. Если первая точка позже нуля, текущее положение добавляется в начало. `web.trajectory_state_timeout` ограничивает возраст состояния; `web.trajectory_stopped_velocity` — начальную скорость. Состояние повторно проверяется после расчёта. Повторная прямая отправка во время активной траектории отклоняется; остановка отменяет ещё не завершённую подготовку.

Внешний ROS-клиент, публикующий прямо в топик JTC или отправляющий ему action, **обходит подготовку MoveIt/web**. Он обязан самостоятельно формировать корректные траектории; это изменение не является общей защитой от произвольных ROS-команд. FRI-фильтр, watchdog и период обмена не менялись. Повторное аппаратное испытание необходимо для оценки шума и фактического слежения.

### Проверка без оборудования

После сборки можно выполнить `colcon test --packages-select iiwa_planning iiwa_utils iiwa_web iiwa_controller --python-testing pytest`. Тесты проверяют согласованность семи осей в реальном и симуляционном URDF, пики между точками, результат установленного интерполятора JTC, связку установленного TOTG/Ruckig с pluginlib и отклонение устаревшего состояния web. Они не подключаются к реальному FRI-сеансу. Для нового кода требуется пересборка перечисленных пакетов и `iiwa_config`, `iiwa_description`, `iiwa_bringup`; старый запущенный процесс автоматически не обновляется.

Проверка покоя в адаптерах подписывается на исходный `/joint_states`: отсутствие скоростей в `RobotState` MoveIt не трактуется как нулевая скорость. `planning.state_timeout` ограничивает возраст исходной телеметрии. Тест подписки использует отдельный локальный ROS domain 231 и синтетические сообщения, без FRI.