参数#

导纳控制器使用 generate_parameter_library 来处理其参数。位于 src 文件夹中的参数定义文件包含控制器使用的所有参数的说明。

joints (string_array)

指定控制器将使用哪些关节。

• 只读：True

command_joints (string_array)

（可选）指定要写入另一个控制器参考值的关节。该参数仅当将此控制器的输出链接到另一个控制器的输入时相关。

• 只读：True
• 默认值：{}

command_interfaces (string_array)

指定控制器将声明哪些命令接口。

• 只读：True

state_interfaces (string_array)

指定控制器将声明哪些状态接口。

• 只读：True

chainable_command_interfaces (string_array)

指定控制器将导出的参考接口。通常使用 position 和 velocity。

• 只读：True
• 默认值：{“position”, “velocity”}

kinematics.plugin_name (string)

指定要加载的运动学插件名称。

kinematics.plugin_package (string)

指定包含运动学插件的包名。

kinematics.base (string)

指定运动学插件使用的机器人描述中的基座连杆。

kinematics.tip (string)

指定运动学插件使用的机器人描述中的末端执行器连杆。

kinematics.alpha (double)

指定用于雅可比伪逆的阻尼系数。

• 默认值：0.01

ft_sensor.name (string)

指定将用于导纳计算的机器人描述中的力扭矩传感器名称。

ft_sensor.frame.id (string)

指定力扭矩传感器的帧/连杆名称。

ft_sensor.filter_coefficient (double)

指定传感器指数滤波器的滤波系数。

• 默认值：0.05

control.frame.id (string)

指定用于导纳计算的控制帧。

fixed_world_frame.frame.id (string)

指定用于导纳计算的世界帧。在此帧中重力必须向下。

gravity_compensation.frame.id (string)

指定定义重心（CoG）的帧。通常应使用力扭矩传感器帧。

gravity_compensation.CoG.pos (double_array)

指定末端执行器重心（CoG）在重力补偿帧中的位置。

• 约束：长度必须等于 3

gravity_compensation.CoG.force (double)

指定末端执行器的重量，例如质量 * 9.81。

• 默认值：0.0

admittance.selected_axes (bool_array)

指定 x、y、z、rx、ry、rz 轴是否应包含在导纳计算中。

• 约束：长度必须等于 6

admittance.mass (double_array)

指定用于导纳计算的 x、y、z、rx、ry、rz 的质量值。

• 约束：长度必须等于 6；数组中每个元素必须在 [0.0001, 1000000.0] 范围内

admittance.damping_ratio (double_array)

指定用于导纳计算的 x、y、z、rx、ry、rz 的阻尼比（damping ratio）值。阻尼比定义为：zeta = D / (2 * sqrt( M * S ))。

• 约束：长度必须等于 6

admittance.stiffness (double_array)

指定用于导纳计算的 x、y、z、rx、ry、rz 的刚度值。

• 约束：长度必须等于 6；数组中每个元素必须在 [0.0, 100000000.0] 范围内

admittance.joint_damping (double)

指定用于导纳计算的关节阻尼。

• 默认值：5.0
• 约束：大于或等于 0.0

enable_parameter_update_without_reactivation (bool)

如果启用，则控制器运行时会动态更新参数。

• 默认值：true

该控制器的一个示例参数文件可在 test 文件夹中找到：

1
load_admittance_controller:
2
  # contains minimal parameters that need to be set to load controller
3
  ros__parameters:
4
    joints:
5
      - joint1
6
      - joint2
7

8
    command_interfaces:
9
      - velocity
10

11
    state_interfaces:
12
      - position
13
      - velocity
14

15
    chainable_command_interfaces:
16
      - position
17
      - velocity
18

19
    kinematics:
20
      plugin_name: kinematics_interface_kdl/KinematicsInterfaceKDL
21
      plugin_package: kinematics_interface
22
      base: base_link # Assumed to be stationary
23
      tip: tool0
24
      group_name: arm
25
      alpha: 0.0005
26

27
    ft_sensor:
28
      name: ft_sensor_name
29
      frame:
30
        id: link_6 # tool0 Wrench measurements are in this frame
31
        external: false # force torque frame exists within URDF kinematic chain
32
      filter_coefficient: 0.005
33

34
    control:
35
      frame:
36
        id: tool0 # Admittance calcs (displacement etc) are done in this frame. Usually the tool or end-effector
37
        external: false # control frame exists within URDF kinematic chain
38

39
    fixed_world_frame: # Gravity points down (neg. Z) in this frame (Usually: world or base_link)
40
      frame:
41
        id: base_link # Admittance calcs (displacement etc) are done in this frame. Usually the tool or end-effector
42
        external: false # control frame exists within URDF kinematic chain
43

44
    gravity_compensation:
45
      frame:
46
        id: tool0
47
        external: false
48

49
      CoG: # specifies the center of gravity of the end effector
50
        pos:
51
          - 0.1 # x
52
          - 0.0 # y
53
          - 0.0 # z
54
        force: 23.0 # mass * 9.81
55

56
    admittance:
57
      selected_axes:
58
        - true # x
59
        - true # y
60
        - true # z
61
        - true # rx
62
        - true # ry
63
        - true # rz
64

65
      # Having ".0" at the end is MUST, otherwise there is a loading error
66
      # F = M*a + D*v + S*(x - x_d)
67
      mass:
68
        - 5.5
69
        - 6.6
70
        - 7.7
71
        - 8.8
72
        - 9.9
73
        - 10.10
74

75
      damping_ratio: # damping can be used instead: zeta = D / (2 * sqrt( M * S ))
76
        - 2.828427 # x
77
        - 2.828427 # y
78
        - 2.828427 # z
79
        - 2.828427 # rx
80
        - 2.828427 # ry
81
        - 2.828427 # rz
82

83
      stiffness:
84
        - 214.1
85
        - 214.2
86
        - 214.3
87
        - 214.4
88
        - 214.5
89
        - 214.6

话题#

~/joint_references（输入话题）[trajectory_msgs::msg::JointTrajectoryPoint]

控制器处于非链式模式时的目标关节命令。

~/wrench_reference（输入话题）[geometry_msgs::msg::WrenchStamped]

目标力/力矩偏移（WrenchStamped 必须位于 FT 传感器的帧中）。

~/state（输出话题）[control_msgs::msg::AdmittanceControllerState]

发布内部状态的话题。

参考接口（References）#

控制器以 <controller_name>/<joint_name>/[position|velocity] 的格式导出 position 和 velocity 参考接口。

状态接口（States）#

状态接口由 joints 和 state_interfaces 参数定义，格式为：<joint>/<state_interface>。支持的状态接口是 hardware_interface/hardware_interface_type_values.hpp 中定义的 position、velocity 和 acceleration。如果某个接口未提供，将使用上次命令的接口进行计算。

为处理 TCP 力/力矩，使用了 Force Torque Sensor 语义组件（来自 controller_interface 包）。这些接口以 ft_sensor.name 为前缀，构成如下接口：<sensor_name>/[force.x|force.y|force.z|torque.x|torque.y|torque.z]。

命令接口（Commands）#

命令接口由 joints 和 command_interfaces 参数定义，格式为：<joint>/<command_interface>。支持的命令接口是 hardware_interface/hardware_interface_type_values.hpp 中定义的 position、velocity 和 acceleration。

控制器的 ROS 2 接口#

话题

~/commands（输入话题）[std_msgs::msg::Float64MultiArray]

关节的力命令。

参数

该控制器覆盖了 forward_command_controller 的 interface 参数，并且 joints 参数是唯一必需的参数。

此处给出一个示例参数文件：

1
controller_manager:
2
  ros__parameters:
3
    update_rate: 100  # Hz
4

5
    effort_controller:
6
      type: effort_controllers/JointGroupEffortController
7

8
effort_controller:
9
  ros__parameters:
10
    joints:
11
      - slider_to_cart

话题#

~/commands（输入话题）[std_msgs::msg::Float64MultiArray]

目标关节命令。

参数#

该控制器使用 generate_parameter_library 来处理其参数。

注：forward_command_controller 与 multi_interface_forward_command_controller

joints (string_array)

要控制的关节名称。

• 默认值：{}

interface_name (string)

要命令的接口名称。

• 默认值：""

joint (string)

要控制的关节名称。

• 默认值：""

interface_names (string_array)

要命令的接口名称。

• 默认值：{}

示例参数文件#

1
gripper_action_controller:
2
  ros__parameters:
3
    action_monitor_rate: 20.0
4
    allow_stalling: false
5
    goal_tolerance: 0.01
6
    joint: ''
7
    max_effort: 0.0
8
    stall_timeout: 1.0
9
    stall_velocity_threshold: 0.001

控制器接口说明#

• /<controller_name>/gpio_states [control_msgs/msg/DynamicJointState]：发布给定 GPIO 接口的所有状态接口。
• /<controller_name>/commands [control_msgs/msg/DynamicJointState]：用于已配置命令接口的订阅者。

参数#

该控制器使用 generate_parameter_library 来处理其参数。位于 src 文件夹中的参数定义文件包含控制器使用的所有参数的说明。

gpios (string_array)

GPIO 列表。

• 只读：True
• 约束：长度大于 0；不包含重复项

command_interfaces.<gpios>.interfaces (string_array)

每个 GPIO 的命令接口列表。

• 只读：True
• 默认值：{}
• 约束：不包含重复项

state_interfaces.<gpios>.interfaces (string_array)

每个 GPIO 的状态接口列表。如果为空，则使用所有可用的 GPIO 状态。

• 只读：True
• 默认值：{}
• 约束：不包含重复项

控制器期望至少有一个 GPIO 接口以及相应的命令接口名称或状态接口。但是，这些命令和状态接口是可选的。当没有命令接口时，控制器表现为广播器（broadcaster），从而发布配置的 GPIO 状态接口（如果已设置），否则发布 URDF 中存在的 GPIO 状态接口。

注意

当参数文件中未提供状态接口时，控制器将尝试使用 ros2_control 配置中置于 URDF 中的、针对已配置 gpio 接口的 state_interfaces。但是，命令接口不会根据可用的 URDF 设置进行配置。

1
gpio_command_controller:
2
  ros__parameters:
3
    type: gpio_controllers/GpioCommandController
4
    gpios:
5
      - Gpio1
6
      - Gpio2
7
    command_interfaces:
8
      Gpio1:
9
        - interfaces:
10
          - dig.1
11
          - dig.2
12
          - dig.3
13
      Gpio2:
14
        - interfaces:
15
          - ana.1
16
          - ana.2
17
    state_interfaces:
18
      Gpio2:
19
        - interfaces:
20
          - ana.1
21
          - ana.2

使用上述控制器配置，控制器将接受所有 GPIO 接口的命令，并且只发布 Gpio2 的状态。