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外设 - 驱动 - Hans

测试用机器人采用 S30

大族机器人驱动是经典的复杂指令驱动，其中包含了诸多功能。驱动的开发人员似乎不是同一人并且没有提前约定好接口规范，导致驱动的接口风格并不是很统一，公司提供的样例也并非全面，这给使用带来了一些困难。

出于统一化驱动接口及通用机器人驱动的实例化，我们完全重构了 HANS 机器人的驱动，使其接口风格与其他驱动保持一致。

本库是通用机器人驱动计划中的一员！我们立志于为更多的机器人平台提供 Rust 语言的驱动支持！统一不同型号的机器人驱动接口，降低机器人学习成本，提供更高效的机器人控制方案！

Interface

server(驱动服务器)

出于被其他服务调用的需求，我们提供一个可执行文件，用于接受 tcp 指令并驱动机器人执行

使用方法

最新的下载地址为 libhans_server

下载完成后将得到一个 libhans.exe 文件，在当前文件目录命令行中运行 libhans.exe ${PORT} 即可启动驱动服务器，其中 ${PORT} 为服务器监听端口号，其他服务访问时应使用 tcp 连接该端口。(注意 ${PORT} 并非机器人本身的ip和端口号，自行定义即可)

当驱动多台大族机器人时，应当首先使用示教器右上角三横线按钮，找到 ip 并将多台机器人和驱动服务器所在电脑均设置至同一网段，设置完成后先尝试 ping 机器人 ip 是否可达，若可达则可以使用驱动服务器进行控制。多台机器人的控制需要使用多个驱动服务器，使用命令行多开并监听不同端口即可。

指令类型

所有指令均采用 json 格式，具体的指令与对应的通讯内容如下：

  • Connect | 发送 {"Connect":{"ip":"192.168.0.2"}} | 返回

注意：ip 为机器人的 ip 地址，本指令应当在其他所有指令前执行，否则服务器将无法连接到机器人

  • Enable | 发送 "Enable" | 返回

注意：Enable 指令会使能机器人，请确保机器人处于安全状态,当机器人报错时可以通过使能机器人来重置错误状态

  • Disable | 发送 "Disable" | 返回
  • Reset | 发送 "Reset" | 返回
  • IsMoving | 发送 "IsMoving" | 返回 true

注意：IsMoving 指令会返回机器人是否正在运动，返回值为 true 或 false

  • Stop | 发送 "Stop" | 返回
  • Pause | 发送 "Pause" | 返回
  • Resume | 发送 "Resume" | 返回
  • ArmState | 发送 "ArmState" | 返回 ArmState { joint: Some([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]), joint_vel: Some([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]), joint_acc: Some([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]), tau: Some([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]), pose_o_to_ee: Some(Euler([0,0,0,0,0,0])), pose_f_to_ee: Some(Euler([0,0,0,0,0,0])), pose_ee_to_k: Some(Euler([0,0,0,0,0,0])), cartesian_vel: Some([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]), load: Some(LoadState { m: 0.0, x: [0.0, 0.0, 0.0], i: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] }) }

注意：ArmState 指令会返回机器人的状态信息，返回值为 ArmState 结构体，包含了机器人的关节角度、关节速度、关节加速度、关节电流、末端执行器的位姿、末端执行器的速度等信息, 大族机器人并不包含其中所有的字段，不包含的字段会将 Some(...) 替换为 None

  • SetLoad | 发送 {"SetLoad":{"m":1.0,"x":[0.0,0.0,0.0]}} | 返回

注意：SetLoad 指令会设置机器人的负载，返回值为 true 或 false

  • SetSpeed | 发送 {"SetSpeed":{"speed":1.0}} | 返回

注意：SetSpeed 指令会设置机器人的速度，大小范围为 [0.0, 1.0]

  • MoveJoint | 发送 {"MoveJoint":{"joint":[0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0],"speed":1.0}} | 返回

关节运动指令，joint 为关节角度，单位为 角度, speed 为速度

  • MoveJointRel | 发送 {"MoveJointRel":{"joint":[1.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0]}} | 返回

关节相对运动指令，joint 为关节角度，单位为 角度, 指令中请确保只有一个数不为0，其他指令将被忽略

  • MoveLinearWithEuler | 发送 {"MoveLinearWithEuler":{"pose":[0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0],"speed":1.0}} | 返回

笛卡尔坐标系运动指令，pose 为末端执行器的位姿，单位为 mm，speed 为速度

  • MoveLinearWithEulerRel | 发送 {"MoveLinearWithEulerRel":{"pose":[1.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0],"speed":1.0}} | 返回

笛卡尔坐标系相对运动指令，pose 为末端执行器的位姿，单位为 mm，指令中请确保只有一个数不为0，其他指令将被忽略

  • MovePathFromFile | 发送 {"MovePathFromFile":{"path":"low_traj.json","speed":1.0}} | 返回

路径运动指令，path 为路径文件名，speed 为速度, 运行时将会读取当前目录下的 low_traj.json 文件，文件格式如下

[
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] },
  { "Joint": [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] }
]

CLI(Command Line Interface ,命令行接口)

命令行是既方便调试又方便集成的接口形式，我们提供了一个命令行工具，可以通过命令行来控制机器人。

双击 libhans.exe 即可打开命令行工具, 也可以使用命令行或者 PowerShell 打开 libhans.exe

在终端中打开对应目录, 输入 ./libhans 即可打开命令行工具

运行命令行工具之后会首先输出组织名称、驱动名称、版本号。一个样例如下

CLI

此后在命令行中输入 help 可以查看所有可用的命令

具体的，有以下命令：

  • connect -i {IP} -p {PORT} 连接到机器人
  • disconnect 断开与机器人的连接
  • enable 使能机器人
  • disable 去使能机器人
  • robot-impl 进入原始指令模式
  • move -j {JOINTS} 以关节角度方式移动机器人
  • move -r -j {JOINTS} 以关节角度方式相对移动机器人
  • move -l {POSE} 以笛卡尔坐标系（欧拉角）移动机器人
  • move -r -l {POSE} 以笛卡尔坐标系（欧拉角）相对移动机器人
  • set_speed {SPEED} 设置运动速度
  • key-board-control 进入键盘控制模式
  • version 获取机器人版本信息
  • exit 退出命令行工具

如果想要点动操作，就要进入键盘控制模式, 请注意，进入键盘控制模式后，第一次应该输入一个小于 1 的浮点数，这个数会作为速度

进入键盘控制模式之后。沿着键盘位置 1~6 表示正向增加关节角 q~y 表示负向增加关节角, a~h 表示空间正向运动，z~m 表示空间负向运动，效果同示教器。

GUI(Graphical User Interface ,图形用户界面)

对象和方法

我们在驱动中封装了大族机器人的所有指令，但是单纯的指令方法并不对外暴漏，对外暴漏的方法为符合 Robot Arm Behavior 的方法。如果一定要使用原始指令，可以使用对象下的 robot_impl 属性下的子方法，此时输入和输出被强行约束为指令格式。

指令

大族机器人的原生指令主要分为以下几类：

  • 初始化指令
  • 轴组控制指令
  • 脚本控制指令
  • 电箱控制指令
  • 状态读取与设置指令
  • 位置、速度、电流读取指令
  • 坐标转换计算指令
  • 工具坐标与用户坐标读取指令
  • 力控控制指令
  • 通用运动类控制指令
  • 连续轨迹运动类控制指令
  • Servo 运动类控制指令
  • 相对跟踪运动类控制指令
  • 其他指令

具体的指令格式和通讯方法请参考大族机器人提供的文档。