D-M 力反馈遥操作演示
本演示使用 **Alicia-DL 力反馈示教臂(D 端)**与 Alicia-M 操作臂(M 端),展示动作同步和力反馈的使用过程。操作者引导 D 端运动,M 端跟随执行;开启力反馈后,M 端回传的力矩信息在 D 端形成反馈阻力,帮助操作者感知操作臂的受力变化。
1. 演示设备与准备
| 设备 | 用途 |
|---|---|
| Alicia-DL 力反馈示教臂 | D 端,用于手动引导和感受反馈阻力 |
| Alicia-M 操作臂 | M 端,用于执行动作并回传力矩信息 |
| 两端配套电源 | 分别为 D 端和 M 端供电 |
| 配套 RS-485 通信耳机线(1 根) | 连接 D 端与 M 端的 RS-485 接口,传输位置及力矩反馈数据 |
| 安装配套 Alicia-D SDK 的计算机 | 运行演示程序及检查状态 |
| 稳定固定的测试物体 | 用于轻缓接触演示 |
演示前应完成以下准备:
- 固定 D、M 两端设备,确认两端活动范围内无障碍物,线缆不会被拉扯或夹住。
- 使用支持双向力反馈的配套固件。D 端产品版本为 v6.1.8,M 端具体配套固件版本待补充。
- 确认两端零位及关节运动方向正确,并将姿态调整至接近的起始位置。
- 按照 Python SDK 完成配套源码安装。
2. 连接方式
D 端与 M 端通过 RS-485 连接,使用的通信线为配套耳机线。 演示前请准备好该线缆。
- 在两端断电状态下,将配套 RS-485 通信耳机线的一端插入 D 端 RS-485 接口。
- 将线缆另一端插入 M 端 RS-485 接口,确认两端插接牢固。
- 分别连接 D、M 两端匹配的电源。
- 将计算机连接至 D 端用户串口,用于运行 SDK 演示。
| 通信方向 | 传输内容 |
|---|---|
| 计算机 → D 端 | 模式切换及力反馈开关请求 |
| D 端 → 计算机 | 模式、力反馈状态及诊断数据 |
| D 端 → M 端 | 关节位置及同步状态 |
| M 端 → D 端 | 关节力矩及反馈有效状态 |
实时动作同步和力矩反馈均通过这根耳机线建立的 D-M RS-485 链路完成,演示程序负责设置模式和功能开关。
**待补图:**D-M 力反馈演示接线图,标明两端设备、各自电源、RS-485 接口、连接两端的通信耳机线及 D 端计算机接口。具体电源规格和接口定义以实物配套说明为准。
3. 启动前检查
按设备上电说明启动两端设备后,在配套 SDK 根目录执行以下命令。将 COM3 替换为 D 端实际串口;Linux 下使用对应的 /dev/ttyUSB0 或 /dev/ttyACM0。
python examples/00_demo_read_version.py --port COM3
python examples/03_demo_read_state.py --port COM3 --single
确认版本读取成功,关节数据与实际姿态相符后,再开始遥操作。示教臂可读取状态只表示计算机与 D 端通信正常,D-M 链路需在后续步骤中单独确认。
4. 力反馈演示步骤
4.1 运行演示程序
python examples/14_demo_force_feedback_control.py --port COM3
脚本通过交互提示依次开启遥操作、开启力反馈,最后关闭力反馈并恢复位置模式。开始前握稳 D 端,确认 M 端已就绪,两端姿态接近。
4.2 开启遥操作
按终端提示确认开启遥操作。SDK 请求 D 端进入 current 电流模式,并检查模式是否生效。
先小幅、缓慢引导 D 端,观察 M 端是否按预期跟随。若出现方向不符、突然运动或明显振荡,停止本次演示并检查零位、映射及设备状态。
4.3 开启力反馈
动作同步正常后,按终端下一条提示开启力反馈。
先在 M 端无接触的状态下感受 D 端阻力,再通过 D 端缓慢引导 M 端与固定测试物体轻缓接触,观察接触前后反馈阻力的变化。
**预期现象:**M 端受力发生变化时,操作者可在 D 端感受到相应的反馈阻力。演示用于感受受力变化,不将握持阻力作为接触力的数值测量结果。
4.4 通过握把按键体验遥操作与力反馈
使用握把按键时,操作顺序为:先用左键开启遥操作,再用右键开启力反馈。
- 握稳 D 端,使用握把左键开启遥操作,确认 M 端能够跟随 D 端运动。
- 遥操作开启后,使用握把右键开启力反馈,通过轻缓接触感受 M 端受力变化对应的反馈阻力。
- 保持遥操作开启,使用右键关闭或再次开启力反馈,对比相近姿态和接触条件下的操作手感。
若已通过前面的 SDK 步骤开启遥操作,应先确认当前状态,无需再次按左键切换。右键的功能取决于当前模式,开启力反馈前必须先确认已进入遥操作电流模式。
| 当前模式 | 右键作用 |
|---|---|
| 电流模式 | 开启 / 关闭力反馈 |
| 位置模式 | 锁定 / 解除姿态锁定 |
按钮布局见安装与使用指南。对比过程中保持终端演示程序处于等待阶段,避免同时通过其他程序发送控制命令。
4.5 结束演示
- 解除 M 端与测试物体的接触,将两端设备调整至稳定姿态并可靠支撑。
- 按终端提示关闭力反馈并退出遥操作。
- 确认程序报告已返回
position模式,M 端不再跟随。 - 如需锁定 D 端姿态,在确认位置模式后使用右键;关机前按设备说明支撑并安置两端机械臂。
退出遥操作与锁定姿态是不同操作。若程序没有确认恢复位置模式,应先检查设备状态,不继续执行位置控制演示。关闭串口窗口也不能代替结束操作。
5. 力反馈状态检查
SDK 提供 get_force_feedback_state() 查询力反馈状态,重点关注:
| 字段 | 说明 |
|---|---|
requested | 是否请求开启力反馈 |
effective | 力反馈是否实际生效 |
inhibit_reasons | 未生效原因列表 |
sync_active | 固件回报的同步状态 |
requested=True 不代表一定产生反馈。实际应检查 effective;未生效时结合原因排查。查询可集成在同一 SDK 程序中,避免另开程序同时占用 D 端串口。
6. 常见问题
| 现象 | 检查方向 |
|---|---|
| 找不到 D 端串口 | 检查 USB 连接、电源、端口号、串口权限及占用情况 |
| 无法进入电流模式 | 检查是否使用力反馈版配套固件及 SDK,查看模式设置和回读结果 |
| D 端可读取状态,M 端不跟随 | 检查 D-M 接线、M 端就绪状态和两端同步状态 |
| 能跟随,但没有反馈阻力 | 检查力反馈请求、实际生效状态及 M 端有效力矩回传 |
| 提示 D-M 链路超时 | 检查配套固件和有线通信连接,恢复有效回传后再确认状态 |
| 右键改变了姿态锁定状态 | 当前可能处于位置模式,先查询模式再执行力反馈演示 |
7. 演示视频
**待补视频:**展示 D-M 接线、起始姿态、动作同步、开启力反馈后的轻缓接触、右键开关对比,以及结束遥操作的完整过程。