运控接口
- 关节控制：该节点控制R1躯干和手臂的每个关节。
- 手臂姿态控制：该节点控制手臂运动至目标末端执行器（ee）的坐标系。
- 躯干速度控制：该节点控制躯干运动至目标浮动基座坐标系。
- 底盘控制：该节点使用矢量控制来控制R1底盘，允许同时发送x、y和w三个方向的速度命令。
- 姿态估计：该节点接收来自HDAS的关节角反馈，并计算出对应三个坐标系的反馈。
关节控制
R1关节控制节点负责控制R1躯干和手臂的每个关节，总共有16个关节。可通过以下命令启动：
source {your_download_path}/install/setup.bash
ros2 launch mobiman r1_jointTrackerdemo_launch.py
该文件将启动 r1_jointTracker_demo_node，该节点是负责控制每个关节的主要节点。接口信息如下：
| Topic Name | I/O | Description | Message Type |
|---|---|---|---|
| /motion_target/target_joint_state_arm_left | Input | 左臂各关节的目标位置 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_target/target_joint_state_arm_right | Input | 右臂各关节的目标位置 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_target/target_joint_state_torso | Input | 躯干各关节目标位置 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_arm_left | Input | 左臂关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_arm_right | Input | 右臂关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_torso | Input | 躯干关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_control/control_arm_left | Output | 左臂电机控制 | hdas_msg::motor_control |
| /motion_control/control_arm_right | Output | 右臂电机控制 | hdas_msg::motor_control |
| /motion_control/control_torso | Output | 躯干电机控制 | hdas_msg::motor_control |
针对以上话题的具体字段及其详细描述如下表所示：
| 话题名称 | 字段 | 描述 |
|---|---|---|
| /motion_target/target_joint_state_arm_left /motion_target/target_joint_state_arm_right |
position | 这是一个包含六个元素的向量，代表每个关节的六个目标位置。 |
| velocity | 这是一个包含六个元素的向量，代表每个关节在运动过程中的最大速度。最大速度如下：{3, 3, 3, 5, 5, 5}。 加速度和加加速度限制设置为速度限制的1.5倍。 | |
| /motion_target/target_joint_state_torso | position | 这是一个包含四个元素的向量，代表每个关节的四个目标位置。 |
| velocity | 这是一个包含四个元素的向量，代表每个关节在运动过程中的速度。最大速度如下：{1.5, 1.5, 1.5, 1.5}。 加速度和加加速度限制设置为速度限制的1.5倍。 | |
| /hdas/feedback_arm_left | - | 请参考手臂驱动接口 |
| /hdas/feedback_arm_right | - | 请参考手臂驱动接口 |
| /hdas/feedback_torso | - | 请参考躯干驱动接口 |
| /motion_control/control_arm_left | - | 请参考手臂驱动接口 |
| /motion_control/control_arm_right | - | 请参考手臂驱动接口 |
| /motion_control/control_torso | - | 请参考躯干驱动接口 |
高跟随模式关节控制
ros2 launch mobiman r1_jointTrackerdemo_fast_launch.py
注意：高跟随模式需要上游提前对关节加速度进行约束和规划。如果直接调用高跟随模式接口来跟随较远的关节角度，可能会触发电机保护机制。以下是推荐的关节加速度和速度：
| 关节 | 速度限制 | 加速度限制 |
|---|---|---|
| 双臂关节 | [3,3,3,5,5,5] rad/s | [5,5,5,5,5,5] rad/s² |
| 躯干关节 | [1,1,1,1] rad/s | [1.5, 1.5, 1.5, 1.5] rad/s² |
禁用躯干控制
ros2 launch mobiman r1_jointTrackerdemo_disable_torso.py
ros2 launch mobiman r1_jointTrackerdemo_fast_disable_torso_launch.py
注意：此功能应与躯干速度控制接口一起使用。躯干速度控制接口将直接调用电机控制接口，因此应禁用躯干关节控制。
手臂姿态控制
R1手臂姿态控制是一个用于控制手臂移动到目标末端执行器（ee）坐标帧的ROS软件包。它主要包括两个launch文件,分别对应 左臂的姿态控制和右臂的姿态控制, 可通过以下命令启动：
source {your_download_path}/install/setup.bash
ros2 launch mobiman r1_left_arm_mpc_launch.py # MPC control of the left arm end-effector.
ros2 launch mobiman r1_right_arm_mpc_launch.py # MPC control of the right arm end-effector.
请注意：
-
当双臂姿态控制器启动后，左右双臂将自动调整至左图所示的状态。请确保将R1置于双臂自然垂下的位置，以避免因运动角度过大导致初始化失败。
-
当前末端姿态控制的相对位姿是URDF中gripper_link相对于torso_link4的姿态转换。以左臂为例，这是左臂left_gripper_link坐标系相对于torso_link4坐标系的相对关系，包含了x、y、z的偏移量以及orientation对应的旋转偏移，如右图所示：
接口信息如下所示：
| 话题名称 | I/O | 描述 | 消息类型 |
|---|---|---|---|
| /motion_target/target_pose_arm_left | Input | 左臂目标姿态 | geometry_msgs::PoseStamped |
| /motion_target/target_pose_arm_right | Input | 右臂目标姿态 | geometry_msgs::PoseStamped |
| /hdas/feedback_arm_left | Input | 左臂关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_arm_right | Input | 右臂关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_control/control_arm_left | Output | 左臂关节控制 | hdas_msg::motor_control |
| /motion_control/control_arm_right | Output | 右臂关节控制 | hdas_msg::motor_control |
针对以上话题的具体字段及其详细描述如下表所示：
| 话题名称 | 字段 | 描述 |
|---|---|---|
| /motion_target/target_pose_arm_left /motion_target/target_pose_arm_right |
header | 标准消息头 |
| pose.position.x | X轴偏移 | |
| pose.position.y | Y轴偏移 | |
| pose.position.z | Z轴偏移 | |
| pose.orientation.x | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.y | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.z | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.w | 旋转四元数 | |
| /hdas/feedback_arm_left /hdas/feedback_arm_right |
- | 请参考手臂驱动接口 |
躯干速度控制
R1躯干速度控制是一个用于控制躯干移动到目标浮动基座坐标帧的ROS软件包。可通过以下命令启动：
source {your_download_path}/install/setup.bash
ros2 launch mobiman torso_control_example_launch.py
# 注意，此命令不能与 joint_tracker 同时执行。
# 如果需要同时使用 joint_tracker，请改用 joint_tracker_disable_torso。
# 详细信息可在关节控制小节查询。
该控制节点如图所显示，表示torsolink3相对base_link的的速度控制，其方向与base_link的frame相同。其中，
v_x是torso frame相对于base_link的x方向的速度（最大速度是0.2m/s），正值表示基于base_link向前，负值表示向后；v_z是torso frame相对于base_link的z方向的速度（最大速度是0.2m/s），方向正值表示基于base_link向上，负值表示向下。
接口信息如下所示：
| 话题名称 | I/O | 描述 | 消息类型 |
|---|---|---|---|
| /motion_target/target_joint_state_torso | Input | 目标躯干各关节位置 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_target/target_speed_torso | Input | 浮动基座框架的目标速度 | Geometry_msgs::Twist::ConstPtr |
| /hdas/feedback_torso | Input | 躯干关节反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_control/control_torso | Output | 躯干关节控制 | hdas_msg::motor_control |
针对以上话题的具体字段及其详细描述如下表所示：
| 话题名称 | 字段 | 描述 |
|---|---|---|
| /motion_target/target_speed_torso | target_speed.v_x = msg->linear.x; | 躯干笛卡尔空间x方向线速度，[-0.2,0.2]m/s； -0.1≤x≤0.2 |
| target_speed.v_z = msg->linear.z; | 躯干笛卡尔空间z方向线速度，[-0.2,0.2]m/s； 0.1≤z≤0.7 |
|
| /hdas/feedback_torso | - | 请参考躯干驱动接口 |
底盘控制
底盘控制是一个矢量控制节点，允许同时发送三个方向的速度命令：x、y 和w。可通过以下命令启动：
ros2 launch mobiman r1_chassis_control_launch.py
该文件将启动两个节点：chassis_control_node 和 r1_control_manager。chassis_control_node 负责R1底盘的速度控制。其接口如下所示：
| 话题名称 | I/O | 描述 | 消息类型 |
|---|---|---|---|
| /motion_target/target_speed_chassis | Input | 底盘的目标速度，包括vx, vy and omega. | geometry_msgs::Twist |
| /motion_target/chassis_acc_limit | Input | 底盘的加速度限制，最大值分别为2.5, 1.0, 1.0 | geometry_msgs::Twist |
| /motion_target/brake_mode | Input | 发出底盘是否进入制动模式的指令。如果处于制动模式，当速度为0时，底盘将通过将车轮转动一定角度来锁定自身。 | std_msgs::Bool |
| /hdas/feedback_chassis | Input | R1底盘控制订阅此话题并控制底盘的目标速度。 | sensor_msgs::JointState |
| /motion_control/control_chassis | Output | R1底盘控制发布此话题以控制电机。 | hdas_msg::motor_control |
针对以上话题的具体字段及其详细描述如下表所示：
| 消息名称 | 字段 | 描述 |
|---|---|---|
| /motion_target/target_speed_chassis | header | 标准消息头 |
| linear | 线速度 | |
| .x | 线速度x, 范围 (-1.5, 1.5) m/s | |
| .y | 线速度y, 范围 (-1.5, 1.5) m/s | |
| angular | 角速度 | |
| .z | 角速度, 范围 (-3 - 3) rad/s | |
| /motion_target/chassis_acc_limit | header | 标准消息头 |
| linear | 线速度 | |
| .x | 加速度限制x, 范围 (-2.5, 2.5) m/s² | |
| .y | 加速度限制y, 范围 (-1.0, 1.0) m/s² | |
| angular | 角速度 | |
| .z | 角速度限制, 范围 (-3, 3) rad/s² | |
| /motion_target/brake_mode | data | 布尔值 进入刹车模式：True 退出刹车模式：False |
| /hdas/feedback_chassis | - | 请参考底盘驱动接口 |
| /motion_control/control_chassis | - | 请参考底盘驱动接口 |
姿态估计
在底盘控制的launch文件中，还会启动一个名为eepose_pub_node的节点。该节点接收来自HDAS的关节角反馈，并计算出对应于三个坐标系的反馈。eepose_pub_node定义了三个坐标帧：基座连接框架（Base Link Frame，左图）、浮动基座框架（Floating Base Frame，中图）和末端执行器姿态框架（End-Effector Pose Frame，右图）。
接口信息如下:
| 话题名称 | I/O | 描述 | 消息类型 |
|---|---|---|---|
| /motion_control/pose_ee_arm_left | Output | 从浮动基座变换到左端执行器姿态 | geometry_msgs::PoseStamped |
| /motion_control/pose_ee_arm_right | Output | 从浮动基座变换到右端执行器姿态 | geometry_msgs::PoseStamped |
| /motion_control/pose_floating_base | Output | 从基座链接变换到浮动基座 | geometry_msgs::PoseStamped |
| /hdas/feedback_arm_right | Input | 左臂电机反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_arm_left | Input | 右臂电机反馈 | sensor_msgs::JointState |
| /hdas/feedback_torso | Input | 躯干电机反馈 | sensor_msgs::JointState |
针对以上话题的具体字段及其详细描述如下表所示：
| 话题名称 | 字段 | 描述 |
|---|---|---|
| /motion_control/pose_ee_arm_right /motion_control/pose_ee_arm_left /motion_control/pose_floating_base |
position | 平移信息 |
| pose.position.x | X轴偏移 | |
| pose.position.y | Y轴偏移 | |
| pose.position.z | Z轴偏移 | |
| orientation | 旋转信息 | |
| pose.orientation.x | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.y | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.z | 旋转四元数 | |
| pose.orientation.w | 旋转四元数 |