arm_dev
b0fc5d7194
这一轮走过一次弯路：S07 ABORT 报"没触发接触判据"，第一反应是阈值标高了， 于是调预算、开台面通槽 —— 那些确实是独立的 bug（该修，已修），但**没有 解决 S07**。真实根因是「工具靠夹持摩擦抱住 → 轴向力传不到指垫触觉」， µ·N ≈ 23N 而台肩落面一步就产生 25N，必然打滑。 把完整因果链（5 步，每步附日志证据）和三个可选修法写进 §6，并标明推荐 第 1 条（改读腕部 FT）—— 避免下一个人又对着触觉阈值试半天。 Co-authored-by: Cursor <cursoragent@cursor.com>
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# 通止规装配（P6 看板流程）
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> 一句话：**把通止规（螺纹规）从"拿着"做到"拧进 k1、拧出、拧进 k2、拧出、回 home"**，
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> 全过程由一台状态机盯着，任何一步不满足判据就停在那里、说清原因，而不是"接着往下走"。
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>
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> 入口：`bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89`
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> 配置：`config/site.yaml` → `gauge_assembly:` 段（**每个键都有中文注释，先读那一段**）
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> 代码：`src/arm_application/arm_application/gauge_*.py`（纯逻辑）+ `gauge_assembly_node.py`（ROS 壳）
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## 1. 先跑干跑（不发任何运动指令）
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```bash
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source ~/ros2/scripts/env.sh
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bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --dry-run
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```
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干跑会：S00 自检全跑一遍 → S01…S11 每步只打印"我打算做什么" → 最后打印
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`[gauge] /gauge/result`。**干跑不会给臂/夹爪发任何指令**，可以随时按，
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用来确认"编排对不对、配置读到没有、缺哪些服务"。
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真跑（会动臂）：
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```bash
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bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89
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```
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前置状态（脚本不会替你开）：
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| 要什么 | 命令 |
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|--------|------|
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| 臂的伺服 + ros2_control | `bash ~/ros2/scripts/run_real.sh --arm 89` |
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| 腕部 D405（S05 要拍照） | `bash ~/ros2/scripts/run_camera_d405.sh --arm 89 --preview` |
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| 夹爪 | `bash ~/ros2/scripts/run_gripper.sh --arm 89` |
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| 视触觉（S06 悬停时测基线） | `bash ~/ros2/scripts/run_tactile.sh` |
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| 手外 D435（只有 S03 用，可选） | `bash ~/ros2/scripts/run_camera_d435.sh --preview` |
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缺了会怎样：**S00 自检会逐项报出来**，缺"必检项"就直接停（exit 1，不发指令）。
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S00 的清单与"缺了会怎样"在 `gauge_boot.py` 里是全表声明的，不在脚本里拼。
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## 2. 状态机（`gauge_fsm.py` 是唯一权威）
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```
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S00 ─boot_ok─▶ S01 ─pose_ok─▶ S02 ─grip_ok─▶ S04 ─track_locked─▶ S05 ─snap_ok─▶ S06
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(joint_limit 也进 S02) │ (hover_k)
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│ track_lost align_out │ │ align_ok
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▼ │ ▼
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S03 ─coarse_ok─▶ S05 ◀────────┘ S07 ─contact_ok─▶ S08
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│ (snap) ▲ │
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coarse_fail ─▶ S04 │ screw_done
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│ ▼
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E1 掉件：S08 ─gauge_dropped─▶ S01 ─RELOADED─▶ S10 ─pose_ok─▶ S06 S09 ─unscrew_done─┐
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▲ （最后一孔？） │
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└── 还有孔：S10 = 回该孔记录位姿 │ │
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▼ ▼
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S10 ───────▶ S11 ─pose_ok─▶ DONE
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```
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注：S05 `snap_unstable` 是**自环**（继续等稳定），S08 掉件那一路是 E1；
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S09 不做掉件判据（规正在往外退，"掉了"和"拧出来了"分不出来）。
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**E1 掉件后"哪个孔"**（这条是看板定的，容易误会，单独说）：
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- 掉件后孔序号**前进一格** → 该孔**作废**，直接去做下一个孔（掉件多半意味着螺纹/夹持已经
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不对劲，原地重来风险更大）；结果里会留一条 note，请人去检查夹持与螺纹。
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- 在**最后一个孔**掉件时序号被夹住不再前进 → 表现为"重试本孔"（否则就没孔可做了）。
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- 想让"掉件后重试本孔"，改 `gauge_fsm.py` 里 `(SCREW_IN, GAUGE_DROPPED)` 的落点
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与 `handle()` 里推进序号那一段，同时改 `test_gauge_fsm.py` 的两条掉件测试。
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| 状态 | 干什么 | 过了判据 | 不过 |
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|------|--------|----------|------|
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| S00 | 自检：臂/相机/夹爪/触觉/算法都在且**有真数据** | `boot_ok` | `boot_fail` → 中止，不打任何指令 |
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| S01 | 回 `home` → 切工具系 → **逆时针预绕到极限角**（为棘轮留回转行程） | `pose_ok` | `pose_fail` → 中止；撞关节限位**不算失败**（`joint_limit` → 继续） |
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| S02 | 夹持确认（看夹爪状态字，**当前默认跳过**） | `grip_pass` / `grip_skipped` | `grip_fail` → 中止 |
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| S04 | 起视觉跟踪（一阶段伺服） | `track_locked` | `track_lost` → **回 S03 粗定位兜底** |
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| S03 | 手外相机粗定位 → 悬停到工件上方 `coarse_hover_m` | `coarse_ok` → 回 S05 | `coarse_fail` → 回 S04 继续跟踪 |
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| S05 | 等画面**稳定**再精拍定位（判据：到均值最远距离 ≤ `snap_tol_px`） | `snap_ok` | 抖动 → `snap_unstable` → 留在 S05 重来 |
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| S06 | 正悬停在孔上方 `servo.hole_hover_z_m`；偏差 > `align_tol_mm` 回 S05 | `align_ok` | 超差 → `align_out` → 回 S05 重拍 |
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| S07 | 测力基线 → 步进下压（每步 `contact_step_mm`）→ 切向突变即停 | `contact_ok` | 法向力 > `contact_safe_delta` → **抬起 + 中止(E2)**；下探超 `contact_max_depth_mm` → 中止 |
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| S08 | 棘轮：慢转 `screw_step_deg` → 松爪 → 快回转 → 夹紧，最多 `screw_max_cycles` 轮 | `screw_done` | 掉件 → `gauge_dropped` → **E1**；力矩到位 → `screw_stop` → S09 |
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| S09 | 反向拧出（比拧入多 `unscrew_extra_cycles` 轮） | `unscrew_done` → S11（最后一孔）或 S10 | 失败 → 中止（此阶段不判掉件） |
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| S10 | 回该孔记录位姿，重复 S06–S09（下一孔） | `pose_ok` → S06 | 超时 → 中止 |
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| S11 | 回 home + 开爪，收尾 | `pose_ok` → **DONE** | 超时 → 中止 |
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| **E1** | 掉件：**立即停转**（不补转），→ S01 回 home + 开爪，等人工把规塞回爪里，发 `/gauge/reload_ok` 后 → S10「换下一个孔」 | `reloaded` | 超时 `reload_timeout_s` → 中止；累计超过重放上限 → 中止并留言 |
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| **E2** | 任何中止：先退到安全高度（`_safe_retract`），再报错退出 | — | — |
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**状态机是"数据"不是"代码"**：`TRANSITIONS` 是一张 `(状态, 事件) → 下一状态` 的表，
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节点里每个 `_step_*` 只允许返回表里登记的合法事件。
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`test_gauge_step_events.py` 会**读节点源码的 AST**，把每个 `_step_*` 可能返回的事件
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逐个问状态机"合法吗" —— 节点和转移表是两份数据，漏登记要在 pytest 里炸，
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而不是在真机上跑到那一步才炸。
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## 3. 代码分工（改哪一块，找哪个文件）
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| 文件 | 管什么 | 有测试吗 |
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|------|--------|----------|
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| `gauge_fsm.py` | 状态/事件/转移表/上下文（**不改 ROS**，纯数据） | `test_gauge_fsm.py` |
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| `gauge_kin.py` | URDF 关节限位解析、预绕角计算、**实测绕工具 Z 转了多少度** | `test_gauge_kin.py` |
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| `gauge_config.py` | `site.yaml → gauge_assembly` 段的解析与校验（键名/单位/类型/交叉矛盾） | `test_gauge_config.py` |
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| `gauge_gripper.py` | 夹爪后端选择（契约 vs 真机 Trigger）+ 状态字→"夹住没/掉了没" | `test_gauge_gripper.py` |
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| `gauge_boot.py` | S00 自检清单与报告（必检/选检、缺了会怎样） | `test_gauge_boot.py` |
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| `gauge_assembly_node.py` | ROS 壳：发指令、读反馈、把事件交给状态机 | 间接（见上表） |
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| `launch/gauge_assembly.launch.py` | 只做一件事：发布手眼静态 TF（S05 的前提） | — |
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| `scripts/run_gauge_assembly.sh` | 环境 + 参数 + 前置说明 | — |
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设计原则：**能离线测的逻辑一律不放 ROS 里**。所以状态机、限位、配置、夹爪判据
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都可以在没有机器人、没有 Gazebo 的机器上跑（`pytest src/arm_application/test -q`）。
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## 4. 话题 / 服务契约
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| 名字 | 类型 | 方向 | 说明 |
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|------|------|------|------|
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| `/gauge/state` | `std_msgs/String` | 出 | 每次转移都发一条：`#序号 状态 --事件--> 状态` |
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| `/gauge/progress` | `std_msgs/String` | 出 | 当前进度（第几孔 / 第几轮棘轮），给人看的 |
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| `/gauge/result` | `std_msgs/String` | 出 | 结束时的结论（JSON：`ok`/`state`/`holes_done`/`failures`/`fsm` 轨迹…） |
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| `--result-file`（默认 `/tmp/gauge_assembly_Rizon4-<SN>.json`） | 文件 | 出 | **同一份结论落盘**。`ros2 launch` 的退出码恒为 0（R6.9），所以脚本/CI 靠这个文件判成败 |
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| `/gauge/reload_ok` | `std_msgs/Bool` | 入 | **E1 人工确认**：掉件后把规塞回爪里，发一条 `true` |
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| `/gripper/open` `/gripper/close` | `arm_msgs/srv/GripperExecute` 或 `std_srvs/srv/Trigger` | 出 | 两种后端自动识别，见 `docs/GRIPPER.md` |
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| `…/joint_states`、`…/tactile/*`、`…/color/image_raw` | 标准 | 入 | 全部来自既有的相机/触觉/驱动节点，本流程**不自己开设备** |
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人工处理 E1（终端 2）：
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```bash
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ros2 topic pub --once /gauge/reload_ok std_msgs/msg/Bool "{data: true}"
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```
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## 5. 怎么调参（顺序很重要）
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1. **先标定手眼**（否则 S05 拍出来的坐标是错的，后面全白做）：
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见 `docs/HANDEYE.md`。腕部相机要有 eye-in-hand 结果文件，S03 才用得上 eye-to-hand。
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2. **再看触觉量级**：`bash ~/ros2/scripts/run_tactile.sh --cli`，手压一下看读数变化。
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所有力判据（`contact_*_delta`、`screw_*_delta`）都是"相对基线的增量"，单位是任意单位。
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3. **再确认 S01 能转**：启动日志里会打印"预绕 150°（方向=逆时针，限位余量 3°）"，
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以及**实测绕工具 Z 转了多少度**。实测与目标差 >5° 会中止 —— 因为后面所有
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"转 XX 度"都建立在这条假设上，假设不成立时继续跑只会拧坏东西。
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4. **最后调力阈值**：太灵敏（刚靠近就停）→ 调大 `contact_tangential_delta`；
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不灵敏（压很深才停）→ 调小。
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配置读错会怎样：拼错键名 → **直接报错并给最相近的候选名**；单位/类型不对 →
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报"哪一行、期望什么、现在什么"；交叉矛盾（如 `contact_safe_delta ≤ contact_tangential_delta`）
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→ 启动就报。**不会静默退回默认值。**
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## 6. 还没做 / 未验证（照实说）
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| 项 | 状态 |
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|----|------|
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| S02 夹持确认 | 预留（`grip_check: false`）。现在没有"规确实在爪里"的**可信**判据，靠触觉猜会误判 |
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| S03 手外粗定位 | 需要 eye-to-hand 标定文件；没有就明确报缺哪个文件、怎么生成，并回 S04 |
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| S07 接触判据 | 阈值**未在真机上标定**（仿真里做过通路验证）。⚠️ 见下面「S07 为什么在仿真里过不去」 |
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| S08/S09 力矩到位判据 | 同上，属现场标定项 |
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| 真机全流程 | **未跑过**（本仓库当前无真机）。干跑 / 仿真 / 单测已过，见 §7 |
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### S07 为什么在仿真里过不去（2026-09-24 查到根因，别再往阈值上调）
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**先说结论：不是阈值调高了，是「通止规靠夹持摩擦驱动」这件事本身决定了
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轴向力传不到指上。** 要动的是判据**用哪个传感器**，不是阈值大小。
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排查过程（先走过一次弯路，记下来免得重走）：S07 在 25mm 处 ABORT，
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报「下探 25mm 都没触发接触判据」。**第一反应是阈值标高了**，于是：
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25→35mm 下探预算、台面开 90mm 通槽让贯通孔真能穿过 —— 都做了，都该做
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（确实是独立的 bug），但**没解决 S07**。真实因果链是：
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| # | 实测到的 | 日志证据 |
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|---|---------|---------|
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| 1 | 悬停时规尖已在工件面下 **23mm** | `悬停时尖端离面 -23.0mm`（工具几何自检） |
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| 2 | 台肩本应在"再下压 7mm"时落面，但切向读数**全程 0.0** | `下压 4.49~17.97mm 切向 (-0.0, -0.0)` |
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| 3 | 读数恒 0 ⇒ 规**在爪里打滑**了：没跟着往下走，而是相对爪往上溜 | —— |
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| 4 | 溜到 ~20mm 时规**顶到掌心**（变成刚性接触）→ 切向力突跳到 **225.9** | `下压 19.91mm 切向 (225.9, 56.8)` |
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| 5 | 阈值 300 差一点没够 → 判据不触发 → 臂继续压到 25mm 顶死 | `连续 5 步实测零位移` |
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关键一环是**为什么读数恒 0**：规靠指垫摩擦夹持，轴向力要经摩擦传给指。
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摩擦上限 = µ·N，`gauge/model.sdf` 的夹持段 µ=0.25、实测握力 N≈46N →
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单指 ~11.5N、两指 ~23N。而台肩一旦落面，接触刚度 5e4 N/m 意味着**过压
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0.5mm 就是 25N** —— 一步 0.5mm 的步进就让轴向力越过摩擦上限，规打滑。
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所以"台肩落面"那一下的力**根本传不到手指触觉上**，读数停在 0 是对的。
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**真机同理会这样**（不是仿真特有）：只要工具是靠夹持摩擦抱住的，轴向力
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就传不到指垫。**正确修法是换判据来源**，三选一（按可信度排序）：
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1. **用法兰/腕部的力扭矩传感器**（本工作区的 Orisys 就在这一层）—— 轴向
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力直接落在它上面，不经摩擦，物理上最干净。**推荐这条。**
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2. 用**位置停滞**判"到底了"：连续若干步实测零位移即视为到位。现成的
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`descend_progress` / `DESCEND_STALL_STEPS` 已经能测出来，只是现在把它
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当**错误**报，改成"当作到达信号"即可。缺点是没有力的大小、区分不出
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"顶到台面"和"顶到异物"。
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3. 仍用指垫触觉，但阈值要按 **µ·N 反推**（≈23N 量级），且必须把夹持段
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摩擦系数与握力一起标进 `site.yaml`。**最不推荐**：换了规/换了指垫就得重标。
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**下一步（不要再对着触觉阈值试）**：实现第 1 条 —— S07 判据改读腕部 FT 的
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轴向分量，触觉只作兜底。
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## 7. 验收命令（都是真跑过的）
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```bash
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# 1) 纯逻辑层（不需要机器人）
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PYTHONPATH=src/arm_application python3 -m pytest src/arm_application/test -q
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# 仿真环境：349 passed, 14 skipped（缺 onnx 的用例跳过，不伪装成失败）
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# 2) 干跑全流程：S00→S01→…→S11→DONE，脚本退出码 0，结论 ok=true
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bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --sim --dry-run
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# 3) 仿真里不干跑（缺 /home / 相机 / 触觉 / 夹爪状态）：S00 拦住，
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# 脚本退出码 1，结论 ok=false、failures 逐条列出"缺了会怎样"，不发任何运动指令
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bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --sim
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```
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> 退出码是**脚本**给的：脚本读节点落盘的结论文件（`ros2 launch` 自己的退出码
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> 恒为 0，见 R6.9）。
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## 8. 踩过的坑（都是真发生过的，别再犯）
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1. **四元数换算被抄成了四份，而且已经互相抄歪了。**
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`pipeline/stage2/stage3/visual_servo` 四个 launch 各有一份 `_quat_from_R`，
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退化分支（旋转 180°/90°）的公式各不相同 —— 意味着不同 launch 发布的同一个
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手眼 TF 可能是**不同**的。现在全部收口到 `handeye_lib.read_transform_yaml`，
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并加了回环测试 + "launch 里不许再自己实现四元数"的守卫测试。
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2. **两个环境的"生效方式"不一样，"改了没生效"是幽灵问题。**
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真机 `build.sh` 用 `--symlink-install`（软链，改源码立即生效）；
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仿真 `build_sim.sh` **有意不用**它（仿真 conda 的 setuptools 旧，不认 `--editable`），
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所以 `install_sim/` 里是**拷贝** —— **改完源码必须重编，否则跑的还是旧代码**，
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而且不会有任何提示。判据一句话：
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```bash
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diff src/arm_application/arm_application/<改过的文件> \
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install_sim/arm_application/lib/python3*/site-packages/arm_application/<同名文件>
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```
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不一致就 `bash scripts/build_sim.sh`（只重编 `arm_application` 更快：
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`bash scripts/build_sim.sh` 之后看日志里 `Finished <<< arm_application`）。
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3. **`os._exit()` 会把异常吞掉。** 节点入口一开始用 `os._exit` 退出，导致
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"进程退出码 1、日志里什么都没有"。现在 `main()` 里 `traceback.print_exc()` 先打印。
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4. **action 的"期望类型"必须写流程真正会调的类型。**
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S00 曾把 `arm_jtc` 的期望类型写成 `arm_msgs/FollowJointTrajectory`，
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而本流程直接走 `ros2_control` 的 JTC（`control_msgs/FollowJointTrajectory`），
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||
于是自检永远说"类型不对"。自检的期望类型和代码里 `ActionClient` 用的是同一个常量。
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5. **测试红一片时，人就不看测试了。** 仿真环境没装 `onnx`（只有真机 conda 有），
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14 个用例常年报红。现在缺依赖的用例 `skip`（`importorskip`），
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让"红"只表示真出问题。
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## 9. 相关文档
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- `config/site.yaml` → `gauge_assembly:` 段：**每个参数的注释与取值建议**
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||
- [`FRAMEWORK_RULES.md`](FRAMEWORK_RULES.md)：改代码前先读（本文件第 8 节已进反例表）
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||
- [`GRIPPER.md`](GRIPPER.md)、[`HANDEYE.md`](HANDEYE.md)、[`TACTILE.md`](TACTILE.md)、[`HOLE_DETECT.md`](HOLE_DETECT.md)
|
||
- [`HANDBOOK.md`](HANDBOOK.md)：新手从这读起
|