P5c-5 仿真夹爪可开合:Gazebo 不支持 mimic,改为显式驱动全部 7 个关节

三条独立的坑,前两条都在"看起来完全正常"的表象下静默失效:

1) 夹爪在仿真里是死的(关节级)
   夹爪只有 finger_width_joint 是真关节(effort=80),其余 6 个手指关节
   全是 mimic、effort="0"(上游语义:靠机械耦合跟随,不由电机驱动)。
   而 sdformat 转 SDF 时**直接丢弃 <mimic>**(实测生成 SDF 里 "mimic"
   出现 0 次),gz-sim 也没有任何 mimic 实现,SDF 规范里就没有这个元素。
   于是 7 个关节在 Gazebo 里互相独立、谁都不跟随谁。

2) 补了 effort 才有用(力度)
   gz_ros2_control 的 position 接口是"位置误差 → 力"
   (实测 position_proportional_gain=0.1),力被 effort 上限夹到 0 →
   永远出不了力。症状极隐蔽:接口 [claimed]、控制器 active、话题有订阅、
   命令也发得出去,但手指一动不动,只是自由地被重力拽着漂。
   对照实验:同一套链路下 sim_joint1 收到 0.2 rad 后精确到位(0.19998),
   所以链路本身没问题,差别只在这 6 个关节的 effort=0。

3) 描述与 Gazebo 的事实不一致(语义)
   robot_state_publisher 支持 mimic,会用主关节的值覆盖从动关节;而 Gazebo
   里它们是独立被驱动的。实测当前 RSP 没有应用 mimic(TF 跟随真实值),
   所以碰巧一致 —— 但这是实现细节,它一变 TF 就静默退回闭合位。

改动:
  - ros2_control 增加夹爪 7 个关节的接口(含 load_gripper 开关)
  - controllers.yaml 增加 gripper_controller(JointGroupPositionController)
  - 启动器 spawn 它;并重命名归一化第三条修复
  - urdf_normalize 第三条修复:被 mimic 关节补 effort=80、删除 <mimic>
    并记录耦合关系;新增 mimic_relations() 供适配器在归一化前读取
    (信息只是搬家,不能丢)
  - 新增 6 项单测锁定上述行为

验收(实测):命令 width 0→0.1,指尖间距 27.1mm → 127.0mm(约 100mm 行程,
与真机 GRAV 规格吻合),7 个关节实测值均命中命令值,TF 与之一致。

Co-authored-by: Cursor <cursoragent@cursor.com>
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2026-09-23 15:46:08 +08:00
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commit 83c7a89731
6 changed files with 345 additions and 5 deletions
@@ -37,6 +37,11 @@ controller_manager:
rizon_arm_controller:
type: joint_trajectory_controller/JointTrajectoryController
# 夹爪。名字是仿真内部的事(应用层通过 GripperExecute 服务访问夹爪,
# 不直接碰这个控制器),所以可以自由命名。
gripper_controller:
type: position_controllers/JointGroupPositionController
# --- 关节状态广播 -------------------------------------------------------------
# TF 与 /joint_states 的来源。robot_state_publisher 靠 /joint_states 算 TF,
# 少了它 RViz / 跟踪节点全都查不到 tcp 的位置。
@@ -76,3 +81,27 @@ rizon_arm_controller:
# 与官方 joint_limits.yaml 的 soft 限位对齐(真机软限位)。
# 不设的话 JTC 只按硬限位卡,仿真里会走到真机不敢走的姿态。
stopped_velocity_tolerance: 0.05
# --- 夹爪控制器 ---------------------------------------------------------------
# ⚠️ 为什么这里要 7 个关节,而真机只需要 1 个"宽度"关节:
# Gazebo 不支持 URDF 的 <mimic>(sdformat 转 SDF 时直接丢掉),
# 所以 6 个从动关节在仿真里不会自动跟随,必须由 sim_gripper_adapter
# 算出角度后**一起下发**。详见 arm.sim.ros2_control.xacro 里的长注释。
#
# 用 JointGroupPositionController(一次收一组位置)而不是 JTC:
# 夹爪是"两态"动作(开/合),不需要轨迹插值和时间参数化,
# JointGroupPositionController 的语义更直接、也少一层容错。
# 它订阅 ~/commands (std_msgs/Float64MultiArray),顺序 = 下面的 joints 顺序。
#
# 顺序约定:第 0 个是主关节 finger_width_joint,其余 6 个从动关节按
# 左右、由外到内排列。适配器按同一顺序填数组(它自己也会校验)。
gripper_controller:
ros__parameters:
joints:
- sim_finger_width_joint
- sim_left_outer_knuckle_joint
- sim_left_inner_knuckle_joint
- sim_left_inner_finger_joint
- sim_right_outer_knuckle_joint
- sim_right_inner_knuckle_joint
- sim_right_inner_finger_joint