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实时模式注意事项和常见问题

1 使用注意事项​

1.1 指令规划的要求​

用户下发的运动指令需要满足建议条件和必要条件。建议条件是为了让机器人运动更加平稳，性能最优。必要条件则是必须满足的，若不满足，机器人将会停止。建议条件若不满足，运动中可能会出现抖动、电机异响等情况。

1.1.1 轴空间运动​

1．必要条件​

轴空间轨迹平滑，至少保证速度是连续可导的：

qmin⁡<qc<qmax⁡−q˙max⁡<q˙c<q˙max⁡−q¨max⁡<q¨c<q¨max⁡−q...max⁡<q...c<q...max⁡\begin{aligned}q_{\min} &< q_c < q_{\max} \\-\dot{q}_{\max} &< \dot{q}_c < \dot{q}_{\max} \\-\ddot{q}_{\max} &< \ddot{q}_c < \ddot{q}_{\max} \\-\dddot{q}_{\max} &< \dddot{q}_c < \dddot{q}_{\max}\\\end{aligned}
2．建议条件​

力矩指令不超限：

−τjmax<τjc<τjmax−τ˙jmax<τ˙jc<τ˙jmax\begin{aligned}-\tau_{j\text{max}} &< \tau_{jc} < \tau_{j\text{max}} \\-\dot{\tau}_{j\text{max}} &< \dot{\tau}_{jc} < \dot{\tau}_{j\text{max}}\\\end{aligned}

运动开始时：

q=qcq˙c=0q¨c=0\begin{aligned}q &= q_c \\\dot{q}_c &= 0 \\\ddot{q}_c &= 0\\\end{aligned}

运动结束时：

q˙c=0q¨c=0\begin{aligned}\dot{q}_{c} &= 0 \\\ddot{q}_{c} &= 0\\\end{aligned}

1.2 笛卡尔空间运动​

1. 必要条件​

不处于奇异位且在工作空间内：

−p˙max⁡<p˙c<p˙max⁡−p¨max⁡<p¨c<p¨max⁡−p...max⁡<p...c<p...max⁡\begin{aligned}-\dot{p}_{\max } & <\dot{p}_{c}<\dot{p}_{\max } \\-\ddot{p}_{\max } & <\ddot{p}_{c}<\ddot{p}_{\max } \\-\dddot{p}_{\max } & <\dddot{p}_{c}<\dddot{p}_{\max }\\\end{aligned}
2. 建议条件​

力矩指令不超限：

−τjmax⁡<τjc<τjmax⁡−τ˙jmax⁡<τ˙jc<τ˙jmax⁡\begin{aligned}\\-\tau_{j\max} &< \tau_{jc} < \tau_{j\max} \\-\dot{\tau}_{j\max} &< \dot{\tau}_{jc} < \dot{\tau}_{j\max}\end{aligned}

运动开始时：

T=Tcp˙c=0p¨c=0\begin{aligned}\\T &= T_c \\\dot{p}_c &= 0 \\\ddot{p}_c &= 0\\\end{aligned}

运动结束时：

p˙c=0p¨c=0\begin{aligned}\dot{\mathbf{p}}_{\mathrm{c}} &= 0 \\\ddot{\mathbf{p}}_{\mathrm{c}} &= 0\\\end{aligned}

1.1.3 力矩直接控制​

1．必要条件​

力矩指令不超限且连续：

−τ˙jmax⁡<τ˙jc<τ˙jmax⁡−τjmax⁡<τjc<τjmax⁡\begin{aligned}-\dot{\tau}_{j \max } & <\dot{\tau}_{j c}<\dot{\tau}_{j \max } \\-\tau_{j \max } & <\tau_{j c}<\tau_{j \max }\\\end{aligned}

1.1.4 运动限制条件​

xMateER3 Pro、xMateER7 Pro、xMateER3、xMateER7笛卡尔空间运动限制条件：

参数平移旋转
速度1.0m/s1.0 m/s2.5rad/s2.5 rad/s
加速度10.0m/s210.0 m/s^210.0rad/s210.0 rad/s2
加加速度5000.0m/s35000.0 m/s^35000.0rad/s35000.0 rad/s^3

xMateER3 Pro 和 xMateER7 Pro 轴空间运动限制条件：

参数一轴二轴三轴四轴五轴六轴七轴单位
限位上限170120170120170120360°
限位下限-170-120-170-120-170-120-360°
速度上限2.1752.1752.1752.1752.6102.6102.610rad/srad/s
加速度上限157.51010151520rad/s2rad/s^2
加加速度上限5000350050005000750075007500rad/s3rad/s^3

xMate3 和 xMate7 轴空间运动限制条件：

参数一轴二轴三轴四轴五轴六轴单位
限位上限170120120170120360°
限位下限-170-120-120-170-120-360°
速度上限2.1752.1752.1752.6102.6102.610rad/srad/s
加速度上限157.510151520rad/s2rad/s^2
加加速度上限500035005000750075007500rad/s3rad/s^3

xMateER3 Pro 和 xMateER7 Pro 直接力矩控制限制条件

参数一轴二轴三轴四轴五轴六轴七轴单位
力矩上限85858585363636NmNm
力矩微分上限1500150015001500100010001000Nm/sNm/s

xMate3 和 xMate7 直接力矩控制限制条件

参数一轴二轴三轴四轴五轴六轴单位
力矩上限858585363636NmNm
力矩微分上限150015001500100010001000Nm/sNm/s

1.2 DH参数​

xMateER3 Pro DH 参数表：

JointA(mm)Alpha(rad)D(mm)Theta(rad)
10-pi/2341.50
20pi/200
30-pi/2394.00
40pi/200
50-pi/23660
60pi/200
700250.30

xMateER7 Pro DH 参数表：

JointA(mm)Alpha(rad)D(mm)Theta(rad)
10-pi/2404.00
20pi/200
30-pi/2437.50
40pi/200
50-pi/2412.50
60pi/200
700275.50

xMate3 DH 参数表：

JointA(mm)Alpha(rad)D(mm)Theta(rad)
10-pi/2341.50
2394000
30pi/200
40-pi/23660
50pi/200
600250.30

xMate7 DH 参数表：

JointA(mm)Alpha(rad)D(mm)Theta(rad)
10-pi/24040
2437.5000
30pi/200
40-pi/2412.50
50pi/200
600275.50

1.3 兼容RCI客户端​

对于原 RCI 客户端的用户，可以在控制器升级到v1.7及之后的版本后直接使用 xCoreSDK。

1.3.1 首次使用​

1．确保RobotAssist-通信-RCI设置是关闭的状态，也可通过状态栏中间的机器人状态确认；

2．调用 setMotionControlMode（RtCommand）接口来打开 RCI 功能，若打开成功，机器人状态变为 RCI，状态栏的图标也显示 RCI ： RCI

3．之后就可通过上述接口或 RobotAssist 打开关闭 RCI 功能。需要注意的是，如果进行了抹除配置操作，那么同样视为首次使用，需要再通过 SDK 的接口打开 RCI。

1.3.2 切换到使用RCI客户端​

在用过 SDK 后，RCI 客户端就无法同时使用了。如果想切换回去，需调用 useRciClient(true)，调用前按照函数说明，确保 RCI 是关闭的状态。然后再通过 RobotAssist 打开关闭 RCI 功能。

2 常见问题​

2.1 网络连接问题​

实时运动指令和状态信息都通过 UDP 协议单播发送。在初次使用时，可能会遇到UDP网络相关的报错。

2.1.1 UDP socket打开失败​

抛出的异常显示“提供了一个无效的参数”或“请求的地址无效”，基本是因为没有填写本机地址，或者本机地址错误。

1. 本机地址查看方法​

Ubuntu系统可以用ifconfig命令查看，找到连接机器人的网络设备，IP地址应该和机器人在同网段下 ifconfig

Windows可以在设置-网络和Internet中找到 Windows网络设置

也可以用ipconfig命令查看 ipconfig

2. 如何正确填入本机地址​
int main() {
    // 假设机器人地址是10.0.2.160, SDK程序运行在我的Windows PC上, 本机地址就是10.0.2.121
    rokae::xMateRobot robot("10.0.2.160", "10.0.2.121");

    // 或者连接到机器人时填入
    rokae::xMateRobot robot;
    robot.connectToRobot("10.0.2.160", "10.0.2.121");
}

2.1.2 超时前未收到机器人状态反馈​

如果出现“超时前未收到机器人状态反馈”的实时状态异常，说明IP设置都是对的，但是UDP消息被拦截。

1. Windows系统​

Windows系统请检查防火墙设置，UDP 入站规则是否是允许的状态。 在首次运行SDK程序时，可能会出现防火墙弹窗，务必要点允许。 防火墙弹窗

此外，可以在高级安全Windows Defener防火墙中检查运行的程序的入站规则 Windows入站规则设置

2. Linux系统​

本节仅供参考，具体的系统版本对应的指令如果不适配，可自行搜索替换。

Linux较少出现防火墙拦截问题。先用如下方法测试机器人发送的消息是否能收到：打开终端，输入命令 nc -vul -p 1337 ，然后再任意运行一个实时模式控制的示例程序，查看是否有来自机器人地址的端口连接过来，并且收到了数据。 如果上位机1337端口 (实时状态数据是1338端口) 始终没有接收到数据，可以排查Linux防火墙的限制问题。

常见的Linux系统防火墙有：UFW、firewall、iptables，其中，UFW是Debian系列的默认防火墙，firewall 是红帽系列7及以上的防火墙（如CentOS7.x），iptables是红帽系列6及以下（如CentOS6.x）的防火墙。

2.1 UFW 防火墙​
  1. 确定防火墙状态。在终端中执行命令：sudo ufw status 如果输出显示为 “Status: active”，则表示防火墙已开启；若显示 “Status: inactive”，则表示防火墙未开启（如果ufw防火墙未开启则直接去检查其他防火墙问题）。
  2. 检查 UDP 端口 1337 和 1338 是否允许通信 如果UFW防火墙开启，执行上述查看状态的命令后，会列出已配置的规则。查看规则列表中是否有允许 UDP 端口 1337 和 1338 的规则，类似如下： ufw防火墙规则
  3. 开放 UDP 端口 1337 和 1338 如果规则列表中没有允许这两个端口的规则，可以使用以下命令开放：
sudo ufw allow 1337/udp
sudo ufw allow 1338/udp

最后再次执行 sudo ufw status 确认规则已添加。 4. 关闭防火墙 如果上述操作无效，可以直接使用指令关闭防火墙：sudo ufw disable

2.2 firewalld防火墙​
  1. 确定防火墙状态 可以使用指令来查看防火墙状态：sudo systemctl status firewalld 或者 sudo firewall-cmd --state 如果输出为 "running“，则表示防火墙正在运行；若输出为 ”not running“ 或类似信息，则表示防火墙未运行。
  2. 检查 UDP 端口 1337 和 1338 是否允许通信 执行以下命令查看当前允许的端口列表：sudo firewall-cmd --list-ports 查看输出中是否包含 1337/udp 和 1338/udp。
  3. 开放 UDP 端口 1337 和 1338 使用以下命令临时开放端口（重启后规则失效）：
sudo firewall-cmd --add-port=1337/udp
sudo firewall-cmd --add-port=1338/udp

若要永久开放端口，需要添加 --permanent 参数，并重新加载防火墙规则：

sudo firewall-cmd --permanent --add-port=1337/udp
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=1338/udp
sudo firewall-cmd --reload
  1. 关闭防火墙 如果上述操作无效，可以直接使用指令关闭防火墙。 临时性关闭 systemctl stop firewalld；永久性关闭 systemctl disable firewalld
2.3 iptables防火墙​

  1. 确定防火墙状态 执行命令查看 iptables 规则：sudo iptables -L 如果输出有很多规则，说明防火墙正在起作用；若输出为空或者只有少量默认规则，可能防火墙没有进行额外的过滤配置。

  2. 检查 UDP 端口 1337 和 1338 是否允许通信 在上述命令的输出中，查找是否有允许 UDP 端口 1337 和 1338 的规则，规则类似如下： iptables防火墙规则

  3. 开放 UDP 端口 1337 和 1338 使用以下命令添加允许规则：

sudo iptables -A INPUT -p udp --dport 1337 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -p udp --dport 1338 -j ACCEPT

要使规则在重启后仍然生效，需要保存规则。在不同的发行版中保存规则的方法可能不同，例如在 CentOS 系统中可以使用：sudo service iptables save

在 Ubuntu 等系统中，可以使用 "iptables-persistent" 工具来保存规则。 4. 关闭防火墙 如果上述操作无效，可以直接使用指令关闭防火墙（CentOS/RHEL）： 临时关闭防火墙：sudo systemctl stop iptables 禁止防火墙开机自启：sudo systemctl disable iptables 或者清空防火墙规则（Ubuntu/Debian）：sudo iptables -F

2.2 实时模式运动报错​

实时模式运动中出错，控制器会下电处理。本节介绍如何获取报错，和处理错误的方法。

2.2.1 如何捕获运动报错​

void funRTControl() {
    try {
        auto rtCon = robot.getRtMotionController().lock();
        rtCon->startMove(RtControllerMode::jointPosition);
        // 调用方式一：阻塞运行，运动中报错会抛出异常
        rtCon->startLoop(true);
        // 调用方式二：非阻塞运行，运动中如果出错，stopLoop时会抛出异常
        rtCon->startLoop(false);
        rtCon->stopLoop(); 

    } catch(const std::exception &e) {
        // error handler
        std::cerr << e.what();
    }
}

2.2.2 报错原因及处理​

实时模式一共有20个错误类型

2.2.2.1 报错kInstabilityDetection​

如果常出现kInstabilityDetection，可以调高网络阈值。在实时模式关闭的状态下，调用setRtNetworkTolerance，阈值到60%以上。

2.2.2.2 速度/加速度超出阈值​
  • 如果发生在一段运动开始时，也就是说刚开始startMove就停止了，那么大概率是给的起始位置不是当前位置。如何正确设置起始位置见下一节
  • 如果发生在运动中，且运行SDK的示例程序，那么可能和上位机实时性和网络波动都有关系。最好是调整上位机程序运行环境
  • 如果是自己写轨迹规划，那么大概率确实存在位置指令差距过大的情况，需要改进规划
  • 如果网络连接复杂，用到了交换机等，那么会有丢包的情况，需要改成直连
2.2.2.3 如何正确设置起始位置​

比如 MoveJ(start_pos, target_pos, speed), start_pos如何给出？有三种方法：

  1. 最推荐：用posture()/jointPos()读
std::array<double, 16> init_position {};
Utils::postureToTransArray(robot.posture(rokae::CoordinateType::flangeInBase, ec), init_position);
  1. 循环调用updateRobotState直到更新到当前最新的数据。调用一次更新一帧数据，所以只调用一次的话，很可能读的是旧数据
// 接收状态数据的队列不会自动覆盖旧数据，可以通过循环读取的方法清除旧数据
while (robot.updateRobotState(chrono::steady_clock::duration::zero()));
  1. 回调第一次运行时，更新起始位置
std::function<CartesianPosition()> callback = [&, rtCon]() {
    if(init) {
        // 读取起始位置
        robot.getStateData(RtSupportedFields::tcpPose_m, init_pos);
        init = false;
    }
};
// 因为callback中用到了getStateData(), 所以参数useStateDataInLoop=true
rtCon->setControlLoop(callback, 0, true);
2.2.2.4 位置控制过程中发生异响​
  • 发生在运行SDK示例程序
    • 设置滤波，平滑指令：setFilterFrequency，setFilterLimit。频率越低平滑效果越好
    • 上位机实时性不好，多见于Windows。一般Windows运行都需要设置滤波。
    • 网络情况也有影响，建议用直连的方式，减少网络波动
    • 和上位机设备网卡也有关系，一般realtek网卡 基本上能保证同步，intel的网卡经常超时
  • 发生在自己做轨迹规划
    • 上述4条全部排查一遍
    • 回调代码超时，一个周期耗时大于1ms
    • 如都不能解决，那就需要调整规划了，异响就是因为相邻指令之间位置差过大。比如将位置指令差分到速度，查看速度曲线是否平滑
2.2.2.5 示教器上各项运动、安全设置，实时模式是否生效​

大部分都不生效，包括加速度等等设置项。可以理解为，机器人变成一个单纯的执行器，发的指令ok就执行，不ok就下电报错处理，没有额外的约束。生效的有：

  • 碰撞检测：发生碰撞后下电停止。无回退、柔顺停止等行为
  • 关节限位
  • 基座标系
  • 力控参数，阻抗控制下生效
2.2.2.6 回调实时性问题​

回调内部一个周期执行的操作： 接收一次控制器发送的数据反馈 -> 发送一条指令。 控制器是实时发送状态数据的。但是下位机端并不要求在实时线程执行，所以可能不是严格的1ms 。执行周期是间接受控制器发送数据的周期控制

2.2.2.7 实时模式直接力矩控制下坠问题​

力矩控制和机械臂硬件状态有关系，可以做如下验证，两种方式二选一：

  1. 打开拖动，按住拖动按键时候机械臂是否可以维持不动的状态，不会上飘或下坠
  2. 运行RL力控相关指令，是否能正常使用 如果上述两条验证不正常的话，那么存在力控模型误差；

解决方法：

  1. 如果存在力控模型误差，进行如下操作纠正误差：
    1. 设置准确的负载质量和质心，不可大致估计
    2. 设置好负载后，执行力传感器标定
  2. 如果力控本身没问题，那么就是发送的力矩值不合适。建议在第一次使用力矩控制时候，先全部发送0，正常情况下机械臂应静止不动。
2.2.2.8 点位跟随示例无法编译​

实时模式示例程序follow_joint_position 和 torque_control 都用到了xMate模型库，模型库不是每个系统和架构都支持，所以设置了宏定义，需要将对应CMake选项设置为ON，以Visual Studio为例： cmake模型库选项

用命令行就是（此处省略其它cmake命令参数）：

cmake -DXCORE_USE_XMATE_MODEL=ON

如果不是CMake工程的，则在工程配置中加上 XMATEMODEL_LIB_SUPPORTED 这项宏定义。

2.2.2.9 实时模式运动慢了​

  • 问题 1 ：在用SDK开环下发控制指令的时候（1ms调用），发现下发的指令和实际执行之间会差大概20ms的滞后

  • 问题2：跟随慢了

解决办法：

实时模式接收状态数据默认的等待超时时间是 1ms ，根据现场实际的网络情况，可以在可执行文件同目录下，增加配置文件 xcoresdk_config.json来设置超时时间，以适应实际情况和优化实时效果。若设备网络情况较好，并出现控制一段时间后，发送的运动指令有延迟执行的现象，可适当将超时时间调大，设置范围为 1∼4ms ，具体的 json 文件格式如下：

{
 "rt":{
  "_timeout_": 2
 }
}
2.2.2.10 丢包导致下电​

客户现场提供的日志经常可以看到丢包导致了下电，

  1. 一般就是网卡类型为Intel I219-LM容易导致丢包，建议上位机换成Realtek
  2. 设置网络阈值：一般设置20，30，超过50就要排查是否是网络的问题
 robot.setRtNetworkTolerance(20, ec);
  1. 客户经常会再封装珞石的SDK接口，在通信的时候可能 使用了同一端口1337，这样造成网络拥塞，上位机的数据包到不了控制系统，形成丢包
2.2.2.11 sdk接口报通信协议错误 xCore最低版本要求2.3.0.0​

一般是Inter型号网卡引起的问题，此网卡的缓存转发机制导致实时模式收不到数据包，现象表示就是有丢包，建议客户更换Realtek型号网卡

2.2.2.12 运动超时，UDP打开失败​

使用最新的1124版本或者主干最新的版本3.1.3可以解决

通过日志可以看到启动startMove时显示运动超时：

image-20251231112331006

上位机报的错误：

image-20251231112450698

2.2.9 报网络连接错误

错误类型：realtime: Failed to create RT controller.network: network connection

请检查下设置的工具工件坐标系，还有startMove、 startLoop接口的调用顺序

2.3 AR臂的使用​

2.3.1 前提说明​

  • AR机型主要包括两款，十字腕和SR类型的，分左右臂（L:左臂，R:右臂），一般客户会选择侧装的方式

image-20251231161414309

  • 版本要求

控制版本：3.0.1.6.AR1124

SDK版本：librokae-v0.5.1.ar_9和xcoresdk_python-v0.5.1.ar_9

image-20251231161521350

  • 安装方式

    左右臂一般会选择侧装的安装方式（基座左臂和世界坐标不重合），注意：左右臂的侧装参数不一样，如下是左臂：

    image-20251231161659508

2.3.2 DEMO使用​

目前客户大部分使用AR机型都是遥操作，灵巧手，夹东西的业务场景，客户对机器人实时控制的场景要求比较高，一般会基于笛卡尔位置和关节控制，规划轨迹特别重要，因此，在轨迹规划过程中需重点考虑运动平滑性与实时性，建议采用样条插值或梯形速度曲线进行路径优化。同时，结合AR机型的逆解求解特性，确保每一步目标点位于工作空间内，避免奇异位形。对于遥操作延迟问题，设置丢包网络阈值。对于机械臂响应慢的情况设置timeout的方式

2.3.2.1 实时模式-笛卡尔位置控制​

参照demo：cartesian_impedance_control.cpp实现，

注意事项​
  • 删除如下代码
// 设置力控坐标系为工具坐标系, 末端相对法兰的坐标系
std::array<double, 16> toolToFlange = {0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1};
rtCon->setFcCoor(toolToFlange, FrameType::tool, ec);
// 设置笛卡尔阻抗系数
rtCon->setCartesianImpedance({1200, 1200, 0, 100, 100, 0}, ec);
// 设置X和Z方向3N的期望力
rtCon->setCartesianImpedanceDesiredTorque({3, 0, 3, 0, 0, 0}, ec);
  • 提供的Demo初始化类是6轴的，所以代码跑不起来，AR是7轴的，需要定义如下类，第一个参数是机器人的IP，第二个参数是上位机的IP
rokae::xMateErProRobot robot(ip, "192.168.2.190");

回调接口实时更新笛卡尔位置，客户可以从外部传入，注意回调接口不要有任何的阻塞任务、耗时任务，比如socket通信，打印日志，写文件，只是单一的赋值、简要的计算即可，保证1ms可以执行完的任务

std::function<CartesianPosition(void)> callback =[&,rtCon]()->CartesianPosition{
    time+=0.001;       
    output.pos = init_position;
    output.pos[7]+=delta_z;
    std::array<double, 6> xyzabc;       
    print（std::cout,"位置：",xyzabc）
        if(time > 0.01){
            std：：cout<<"运动结束："<<deltaz<<std：：endl;
            output.setFinished();
            stopManually.store（false）;//loop为非阻塞，和主线程同步停止状态
            return output;
        } 
}
代码流程​
  • 构造类
rokae::xMateErProRobot
  • 设置参数，自动模式，实时模式，上电，先要切换自动模式，才能上电
robot.setOperateMode(rokae::OperateMode::automatic,ec);
robot.setMotionControlMode(MotionControlMode::RtCommand, ec);
robot.setPowerState(true, ec);
  • 如果用户末端安装了工具工件，也需要要设置工具工件坐标

具体参照接口

//设置手持工具坐标系，Rv旋转90
Toolsettoolset1:
toolset1.end.rpvl1l= MPt.2:
robot.setToolset(toolset1.ec)
  • 移动到拖动姿态（客户可能不需要），AR的拖动姿态关节角需要修改
std::array<double,7> q_drag_xm7p = {0,M_PI/6,0,M_PI/3,0,0,0};
rtCon->MoveJ(0.5, robot.jointPos(ec), q_drag_xm7p);
  • 如果客户使用过程中丢包比较多，需要设置网络阈值，一般建议20-30
robot.setRtNetworkTolerance(50, ec);
  • 回调实现：保证回调里面实现的内容的单一性，不要加延迟任务，阻塞任务，耗时任务，否则影响控制器的调度，使机械臂调度慢，出现异响，运动延迟等不可预见的错误。

给的笛卡尔点是4*4的矩阵，是基于基坐标系的，如需转换请参照utility.h文件提供的接口实现

std::function<CartesianPosition(void)> callback = [&, rtCon]()->CartesianPosition{
    time += 0.001;
    constexpr double kRadius = 0.1;
    double angle = M_PI / 4 * (1 - std::cos(M_PI / 2 * time));
    double delta_z = kRadius * (std::cos(angle) - 1);
    CartesianPosition output{};
    output.pos = init_position;
    output.pos[7] += delta_z; 
    if(time > 0.01){
        std::cout << "运动结束:"<<delta_z <<std::endl;
        output.setFinished();
        stopManually.store(false); // loop为非阻塞，和主线程同步停止状态
    }
    return output;
};
  • 启动实时模式
rtCon->setControlLoop(callback, 0, true);
//开始运动前先设置为笛卡尔空间位置控制
rtCon->startMove(RtControllerMode::cartesianPosition);
rtCon->startLoop(true);
2.3.2.2 实时模式-关节控制​

参照demo：joint_position_control.cpp

注意事项​
  • 参照上面章节“注意事项”的第2点，
代码流程​
  • 前5个点参照上述2.3.2.1.2的前五点
  • 回调函数，赋值的是关节角，以弧度为单位，上位机坐规划的时候大部分是规划世界坐标系的笛卡尔点，所以使用utility.h定位的转换接口坐转换
std::function<JointPosition()> callback = [&, rtCon]() {
    time += 0.001;
    double     delta_angle = M_PI / 20.0 * (1 - std::cos(M_PI / 2.5 * time));
    JointPosition cmd     = {{jntPos[0] + delta_angle, jntPos[1] + delta_angle, jntPos[2] - delta_angle,
                              jntPos[3] + delta_angle, jntPos[4] - delta_angle, jntPos[5] + delta_angle,
                              jntPos[6] - delta_angle}};
    if (time > 60)
    {
        cmd.setFinished(); // 60秒后结束
    }
    return cmd;
};
  • 启动实时模式：关节控制
// 设置回调函数
rtCon->setControlLoop(callback);
// 更新起始角度为当前角度
jntPos = robot.jointPos(ec);
// 开始轴空间位置控制
rtCon->startMove(RtControllerMode::jointPosition);
// 阻塞loop，开始运动
rtCon->startLoop(true);
2.3.2.3 正逆解​

流程和代码说明，步骤和代码说明，为了防止奇异点算不出正逆解，验证的过程首先要在HMI示教点位，在HMI上通过MOVL或者movj能正常到达，sdk接口调用的时候就没问题

  • 连接机器人​

注意项：

  • IP地址不要搞反了和写错了，否则是连接失败
  • 初始化的类是xMateErProRobot，这是7轴机器人的类
xMateErProRobot robot("192.168.2.160", "192.168.2.110"); // 使用xMateErProRobot以匹配7轴
  • 设置自动模式并上电​
robot.setOperateMode(OperateMode::automatic, ec);
if (ec) {
    cout << "设置自动模式失败: " << ec.message() << endl;
    return -1;
}
robot.setPowerState(true, ec);
if (ec) {
    cout << "上电失败: " << ec.message() << endl;
    return -1;
}
  • 设置工具工件坐标​

如有必要，需要设置工具工件坐标，

Toolset toolset1;
toolset1 = robot.toolset(ec);
print(std::cout, "从控制器读取的工具工件坐标系:", toolset1);
  • 获取关节角​

用于做正解计算

// 获取当前机器人关节角度
auto  current_joints = robot.jointPos(ec);
if (ec) {
    cout << "获取关节角度失败: " << ec.message() << endl;
    return -1;
}
  • 获取末端姿态​

用于计算逆解，特别注意截图的参数，一般的情况下法兰是会安装工具的，如果没有安装的话这个值就是法兰的位姿

// 获取控制器报告的当前末端位姿
auto current_cartesian_from_robot = robot.cartPosture(CoordinateType::endInRef, ec);
if (ec) {
    cout << "获取末端位姿失败: " << ec.message() << endl;
    return -1;
}
  • 设置不要轴配置参数计算逆解​

这个值默认是不需要设置的，默认是关闭，有些客户直接使用skd的接口，没有通过HMI操作，所以最好设置

//设置不要轴配置参数计算逆解
robot.setDefaultConfOpt(false, ec);
  • 计算正解​

使用的值是步骤3里面获取的关节角

auto fk_cartesian = robot.model().calcFk(current_joints, toolset1, ec);
if (ec) {
    cout << "正解算失败: " << ec.message() << endl;
}

查看打印的数据是否正确，并与HMI上的界面的数据做比较，如果一致，就是正确的

  • 计算逆解​

使用的是步骤5获取到的数据，如果计算失败可以采用正解的计算出来的位姿传入做计算，

如果还失败，则说明控制器有问题 。找对应的技术人员解决

auto ik_joints_m1 = robot.model().calcIk(endPos, toolset1, ec);

与HMI上显示的关节角对比

  • 新增接口参数说明：增加臂角精度值​

搜索臂角的精度，如果不设置臂角或者臂角的搜索精度会导致计算出来的值不准确，差异较大

auto ik_joints_m1 =robot.model().calcIk_SearchElbow(endPos,toolset1,5,ec)
2.3.2.4 基于模型库的正逆解​

采用此方式，可以是逆解提速，目前发布的控制器版本不是所以的机型都支持，目前针对AR机型的控制版本支持AR机型，其他的机型要使用话，请选择3.1.2及以上的版本

img

  • 连接机器人​
rokae::xMateErProRobot robot(“192.168.0.160”);
  • 初始化关节角​
std::array<double, 7> zeros = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
//初始化关节角
jointPos_in = Utils::degToRad(array<double,7>({5, 46, -10, 91, 1, -105, 11})),
jointVel_in = {0.3, 0.2, 0.5, 0.4, 0.1, 0.1, 0.1},
jointAcc_in = {1.3, 3.1, 4.1, 1.5, 1.6, 4.1, 8.1},
jointInit = Utils::degToRad(array<double,7>({6, 45, -9, 92, 0, -103, 10})),
array1 {}, array2 {}, array3 {}, array4 {};
  • 计算正解​
/**
* @brief 获取笛卡尔空间位置
* @param[in] jntPos 需要计算笛卡尔位姿的关节角度
* @param[in] nr 指定坐标系, 缺省值为flange
* @return 向量化4x4位姿矩阵，行优先.
*/
std::array<double, 16> getCartPose(const std::array<double, DoF> &jntPos, SegmentFrame nr = SegmentFrame::flange);
auto pos = model.getCartPose(jointPos_in);
  • 计算逆解

根据输入的臂角的搜索精度得到关节角

/**
  * @brief 目标比较从[-PI,PI]之间进行遍历，得到其中最近的逆解
  * @param[in] cartPos 法兰笛卡尔空间位姿
  * @param[in] psi_accuracy 臂角求解精度，单位度(例如1、10、20)，精度越高，求解时间越长
  * @param[in] elbow 臂角 原接口扩展，暂时无用
  * @param[in] jntInit 初始关节角度
  * @param[out] jntPos 关节空间位置
  * @return 计算逆解结果 -
  *   1) -1, -2, -3: 无解，原因是cartPos超出机器人工作空间或无解
  *   2) -4, -5: jntPos与jntInit相差较大，一般认为jntInit代表机器人当前位置，jntPos与jntInit之差可以等效为电机转速。
  *  若超过机器人轴额定转速，则返回-4或-5;
  *   3) -6, -7: jntPos超过软限位;
  *   4) -8: 机器人奇异；
  */
int getJointPosSearchPsi(const std::array<double, 16> &cartPos, const double& psi_accuracy, double elbow,const std::array<double, DoF> &q_init, std::array<double, DoF> &q);

增加了臂角遍历的输入

double psi = Utils::degToRad(-7.177);
double psi2 = Utils::degToRad(0);
array<int, 8> confData = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0};
gettimeofday(&start, NULL);
auto ret = model.getJointPos(pos, psi, jointInit, array1);
auto ret = model.getJointPosSearchPsi(pos,1, psi2, jointInit, array1);

2.3.3 新增接口-臂角遍历​

增加了逆解接口中搜索臂角精度的设置，取值大于0即可

增此逆解决接口一般需要42ms以上的时间获取到结果

请见 2.3.2.4 章节demo的实现

/**
  * @brief 根据位姿计算逆解。并自动遍历臂角，搜索范围-PI-PI
  * @param[in] posture 机器人末端位姿，相对于外部参考坐标系。参考的坐标系是通过setToolset()设置的
  * @param[in] elb_accuracy 臂角精度 大于0即可，值越小，搜索精度越高，计算时间越长，建议值大于10，
  * @param[out] ec 错误码
  * @return 轴角度, 单位:弧度
  */
std::array<double, DoF> calcIk_SearchElbow(CartesianPosition posture, double elb_accuracy, error_code &ec) noexcept;

/**
  * @brief 根据位姿计算给定工具工件坐标系下逆解。并自动遍历臂角，搜索范围-180-180°
  * @param[in] posture 机器人末端位姿，相对于外部参考坐标系
  * @param[in] tool_set 工具工件坐标系
  * @param[in] elb_accuracy 臂角精度 大于0即可，值越小，搜索精度越高，计算时间越长
  * @param[out] ec 错误码
  * @return 轴角度, 单位:弧度
  */
std::array<double, DoF> calcIk_SearchElbow(CartesianPosition posture,const Toolset &tool_set, double elb_accuracy, error_code& ec) noexcept;
  • 模型库逆解

增加了臂角的遍历，满足逆解提速的要求

/**
 * @brief 目标比较从[-PI,PI]之间进行遍历，得到其中最近的逆解
 * @param[in] cartPos 法兰笛卡尔空间位姿
 * @param[in] psi_accuracy 臂角求解精度，单位度(例如1、10、20)，值越小，精度越高，求解时间越长
 * @param[in] elbow 臂角 接口扩展使用，暂时无用
 * @param[in] jntInit 初始关节角度
 * @param[out] jntPos 关节空间位置
 * @return 计算逆解结果 -
 *   1) -1, -2, -3: 无解，原因是cartPos超出机器人工作空间或无解
 *   2) -4, -5: jntPos与jntInit相差较大，一般认为jntInit代表机器人当前位置，jntPos与jntInit之差可以等效为电机转速。
 *  若超过机器人轴额定转速，则返回-4或-5;
 *   3) -6, -7: jntPos超过软限位;
 *   4) -8: 机器人奇异；
  */
int getJointPosSearchPsi(const std::array<double, 16> &cartPos, const double& psi_accuracy, double elbow, const std::array<double, DoF> &q_init, std::array<double, DoF> &q);

2.4 实时模式下AR臂常见问题​

2.4.1 左右臂运动不一致，一个快一个慢​

如果是同版本，同配置的情况下，两个臂运动不一致，查看HMI上如下开关是否开启

image-20251231112919174

2.4.2 求正逆解失败​

  • 在HMI上确认如下参数是否关闭

    image-20251231113611672

  • 调用接口关闭conf

​ 设置不要轴配置参数计算逆解

robot.setDefaultConfOpt(false, ec);
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