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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arm_dev
2026-09-23 15:46:08 +08:00
parent 02516fe567
commit 83c7a89731
6 changed files with 345 additions and 5 deletions
@@ -23,7 +23,7 @@
-->
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<xacro:macro name="arm_sim_ros2_control" params="prefix joint_count:=7">
<xacro:macro name="arm_sim_ros2_control" params="prefix joint_count:=7 load_gripper:=true">
<ros2_control name="GazeboSimSystem" type="system">
<hardware>
@@ -56,6 +56,50 @@
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}joint6"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}joint7"/>
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夹爪:所有 7 个关节都要接口 —— 因为 Gazebo 不支持 mimic
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⚠️ 这是本项目第二深的坑(第一是触觉的 contact-system),务必看懂:
官方描述里夹爪**只有 1 个真关节**,其余 6 个都是 mimic:
finger_width_joint ← 唯一被驱动的"宽度"关节
├─ left_outer_knuckle_joint = 9.404 * width - 0.155 (mimic)
│ ├─ left_inner_knuckle_joint = 1 * 左外指节 (mimic)
│ ├─ left_inner_finger_joint = -1 * 左外指节 (mimic)
│ ├─ right_outer_knuckle_joint = 1 * 左外指节 (mimic)
│ ├─ right_inner_knuckle_joint = 1 * 左外指节 (mimic)
│ └─ right_inner_finger_joint = -1 * 左外指节 (mimic)
(见 src/flexiv_description/urdf/common/grav_macro.xacro:244 起)
问题:**sdformat 转 SDF 时会直接丢掉 <mimic>**(实测:生成的 SDF 里
"mimic" 出现 0 次),gz-sim 也没有任何 mimic 实现,SDF 规范里压根
没有这个元素。所以:
在 Gazebo 里,这 7 个关节是**互相独立**的转动关节;
在 RViz/TF 里,robot_state_publisher **支持** mimic,手指会跟随。
只驱动 finger_width_joint 的后果:RViz 里夹爪在开合、Gazebo 里
手指一动不动(还挂在重力下垂着),而两边**都不报错**。抓取必然失败,
且现象极具误导性。
因此这里把 7 个关节全部暴露成可驱动,由 sim_gripper_adapter 在启动时
从 URDF **读出 mimic 的 multiplier/offset**,自己算出 6 个从动关节的
角度一起下发(不写死数值 —— 上游改参数就自动跟随)。
这样 Gazebo 与 RViz 的行为重新一致,且不依赖 sdformat 的 mimic 支持。
验证方法:launch 后 /joint_states 里应能看到这 7 个夹爪关节;
让适配器开到最大,Gazebo 里两根手指必须真的张开(RViz 里也应一致)。
===================================================================== -->
<xacro:if value="${load_gripper}">
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}finger_width_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}left_outer_knuckle_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}left_inner_knuckle_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}left_inner_finger_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}right_outer_knuckle_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}right_inner_knuckle_joint"/>
<xacro:arm_sim_joint name="${prefix}right_inner_finger_joint"/>
</xacro:if>
</ros2_control>
</xacro:macro>