arm_dev
768da34cf4
此前方案是"从接触传感器拿力"，实测证明**行不通**： gz.msgs.Contacts 虽然 schema 里有 wrench/force 字段，但 Fortress 的 Contact 系统从不填充它们 —— 一条接触消息全文只有 header + 碰撞体名 + 接触点坐标，连 normal/depth 都是空的；该系统的二进制里连一个 "wrench" 字符串都搜不到。所以那不是配置问题，是设计上只有位置。 改为： - 三向力 ← <sensor type="force_torque"> 挂在**指尖关节**上 （转动关节物理上要承受三向约束力，读到的即整条手指链的力） - 是否接触 ← 保留接触传感器（几何接触，比力阈值准） - URDF 无"关节传感器"语法，用 sdformat 扩展 <gazebo reference="关节名"> 表达；已验证转换后传感器确实落在 <joint> 内 踩坑（与 contact-system 同一个坑的第二次）： world 里声明了任何 <plugin> 后 gz 不再加载默认系统列表，所以 forcetorque-system 必须显式声明，否则 /tactile/*/wrench 话题**不出现**、 日志一片空白。补上后立即出现。 已实测确认： - wrench 话题 ~100Hz **持续发布**（无接触也发零）—— 这点关键，接触传感器 只在接触时发消息，若适配器只靠它驱动，下游会误判"话题断流" - 静止读数 = 远端三个 link 重量 2.94mN，物理自洽 - 轴向：静止重量落在 child x（竖直），child z = 世界 +x，故法向 = child y； 符号与 force_scale 一起作为可配置标定项 Co-authored-by: Cursor <cursoragent@cursor.com>
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<?xml version="1.0"?>
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<!--
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外挂传感器：眼在手上的相机 + 双指触觉。
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分工（按"装在哪"划分，不是按品牌）：
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D405 眼在手上（eye-in-hand）—— 装在法兰上，跟着手走 → 属于**机器人**，
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所以在这个文件里，跟着 URDF 一起展开
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D435 眼在手外（eye-to-hand）—— 装在工作台支架上，俯视台面 → 属于**场景**，
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所以在 worlds/assembly.world 里（每台相机只出一份定义，不重复）
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为什么 D435 不能挂在 URDF 的 world link 上（实测踩过）：
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挂了之后整台相机在转 SDF 时凭空消失。sdformat 会丢弃无质量的根 link，
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连带它整棵子树；而它**退出码 0、不报任何错**，只是 SDF 里再也找不到
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d435 的 frame 和 sensor，启动后话题永远没数据。
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另一个理由：渲染系统插件必须是 world 级的，相机和插件放一起最不容易错配。
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和真机的对应关系（重要）
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真机上是 RealSense，出 RGB + 深度。仿真用 rgbd_camera 同时给两者，
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话题名对齐 ros_realsense，应用层（跟踪、粗定位）才能不加分支地两边通用：
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真机 / 仿真： /d405/color/image_raw + /d405/depth/image_rect_raw
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换相机型号时只改这里的尺寸/内参，应用层不用动。
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插件文件名
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Fortress 的传感器系统插件是 libignition-gazebo6-sensors-system.so，
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名称 ignition::gazebo::systems::Sensors。实测确认过：
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ls $CONDA_PREFIX/lib/libignition-gazebo6-sensors-system.so
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换到更新版本（Harmonic+）后名字会变成 libgz-sim*-sensors-system.so，
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且插件名去掉 ignition:: 前缀 —— 那时要改这里。
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-->
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<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
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<xacro:macro name="arm_sim_sensors"
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params="
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prefix
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sensors_file:=''
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d405_enable:=true
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tactile_enable:=true
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d405_x:=0.0
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||
d405_y:=-0.06
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||
d405_z:=0.05
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||
d405_roll:=0.0
|
||
d405_pitch:=0.0
|
||
d405_yaw:=0.0
|
||
image_width:=640
|
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image_height:=480
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||
image_hz:=30
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">
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传感器系统插件放在 **world 文件**里，不放这里
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渲染是所有传感器共用的世界级能力，而且 D435 在 world 里（见下）。
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插件与相机分处两地的话，很容易出现"插件在模型里、相机在世界里"
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这种错配 —— 症状是话题永远没数据且不报错。
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所以统一由 worlds/assembly.world 声明一次，机器人上的 D405
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和触觉也由它一并渲染。
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======================================================================= -->
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<!-- =======================================================================
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RealSense D405 —— 眼在手上
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位姿默认值说明（法兰坐标系，z 朝法兰外侧）：
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z=+0.05 相机略微伸出法兰，避免看到夹爪本体
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y=-0.06 偏置到一侧，与真机上的支架安装位置一致
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这些值**不是**真机的标定结果，只是仿真里的合理起始位。
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仿真里"手眼关系"本来就精确已知（我们直接定义了相机的安装位姿），
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所以不需要跑手眼标定 —— 但保留了可调位姿，方便模拟"标定不准"的情况，
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验证跟踪算法对误差的容忍度。
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======================================================================= -->
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<xacro:if value="${d405_enable}">
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<link name="${prefix}d405_link"/>
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<joint name="${prefix}d405_joint" type="fixed">
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<parent link="${prefix}flange"/>
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<child link="${prefix}d405_link"/>
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<origin xyz="${d405_x} ${d405_y} ${d405_z}"
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||
rpy="${d405_roll} ${d405_pitch} ${d405_yaw}"/>
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</joint>
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||
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||
<gazebo reference="${prefix}d405_link">
|
||
<sensor name="d405_rgbd" type="rgbd_camera">
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<update_rate>${image_hz}</update_rate>
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<always_on>true</always_on>
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<!-- visualize=false：headless 下没有 GUI，开着只会白耗渲染资源 -->
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<visualize>false</visualize>
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<camera name="d405">
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<!-- 水平视场角。D405 的实际值约 87°(H) × 58°(V)，这里取近似 -->
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<horizontal_fov>1.5184</horizontal_fov>
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<image>
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<width>${image_width}</width>
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<height>${image_height}</height>
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<format>R8G8B8</format>
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||
</image>
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||
<clip>
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||
<!-- 近裁剪面必须小于相机到工件的最近距离，否则工件会被裁掉 -->
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||
<near>0.02</near>
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||
<far>10.0</far>
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||
</clip>
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||
<depth_camera>
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<clip><near>0.02</near><far>10.0</far></clip>
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||
</depth_camera>
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||
</camera>
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||
<!-- 话题名对齐真机 ros_realsense 的命名，应用层两边通用 -->
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<topic>/d405</topic>
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</sensor>
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</gazebo>
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</xacro:if>
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<!-- =======================================================================
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RealSense D435 —— 眼在手外：**不在这个文件里**
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它挂过 world link（URDF 里那个空 link），结果整台相机在转换到 SDF 时
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凭空消失：sdformat 会丢掉无质量的根 link，连带它整棵子树。
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现象极具误导性 —— sdformat 退出码 0、不报任何错，只是 SDF 里
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d435 的 frame 和 sensor 都不存在，启动后话题永远没数据。
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正确位置是 world 文件（worlds/assembly.world）：眼在手外的相机在物理上
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就是装在工作台支架上、不属于机械臂。放那里还有个好处 ——
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渲染系统插件必须是 world 级的，相机和插件在一起，不会再出现
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"插件在模型里、相机在世界里"这种错配。
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======================================================================= -->
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<!-- =======================================================================
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Orisys 视触觉传感器
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真机上是视触觉：一块弹性体 + 内置相机，读出三向力、深度图、力矢量图。
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仿真里没法真的模拟弹性体形变成像，采取的务实方案是**两个内置传感器协作**：
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力的三分量 ← <sensor type="force_torque"> 挂在**指尖关节**上
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是否接触 ← <sensor type="contact"> 挂在**指尖 link** 上
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接触位置 ← 同上，取接触点坐标 → 映射成 centroid_u/v
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⚠️ 为什么力必须用 force_torque，而不是从接触传感器拿 —— 这条很反直觉，
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而且已经为此走过一次弯路，务必看完：
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gz.msgs.Contacts（接触传感器发的消息）**不带任何力**。它的
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Contact 消息体里确实有 wrench/force 字段（ros_gz_interfaces/Contact.msg
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也照着声明了 wrenches），但 Fortress 的 Contact 系统**从不填充它们**：
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实测一条接触消息全文只有 header + 碰撞体名 + 接触点坐标，
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连 normal / depth 都是空的。而 Contact 系统的二进制里连一个
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"wrench" 字符串都搜不到 —— 所以这不是配置问题，是它设计上就只有位置。
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正确的力来源是关节：**转动关节在物理上要承受三个方向的约束力**
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（它只放开绕轴转动这一个自由度）。所以挂在指尖关节上的
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force_torque 传感器，读到的就是"整条手指链传过来的力" ≈ 接触力
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（相差一个手指自身重力的偏置，正好由适配器做基线相减消掉，
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这与真机 Orisys "相对静止基线取增量"的口径天然一致）。
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||
由 Gazebo 内置的 forcetorque-system 实现，**无需自写 C++ 插件**。
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⚠️ URDF 语法里没有"关节传感器"。这里靠 sdformat 的扩展写法实现：
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<gazebo reference="关节名"><sensor .../></gazebo>
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sdformat 的 URDF 解析器会把这类 sensor **移进对应的 <joint> 块**
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（已实测确认，生成的 SDF 里传感器确实在 joint 内）。
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为什么要挂两个（left/right）：
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真机是双指各贴一片，tangential_1/2 + normal 三路力分别来自两片，
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单指的数据无法复现"旋拧时切向力从哪一侧来"这个判据。
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||
⚠️ 单位不是牛顿！真机读数是**形变任意单位**、基线会漂移，
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所有阈值都按"相对静止均值的增量"使用（见
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devices/sensors/orisys/manifest.yaml）。仿真给的是牛顿，
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所以两者的数值**不能直接共用阈值** —— 标度换算由
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config/tactile.yaml 的 force_scale 负责，详见该文件与 README。
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======================================================================= -->
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<xacro:if value="${tactile_enable}">
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<gazebo reference="${prefix}left_finger_tip">
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<sensor name="tactile_left" type="contact">
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<always_on>true</always_on>
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||
<update_rate>100</update_rate>
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||
<contact>
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||
<!-- ⚠️ 这个名字不是我们起的，是 sdformat 从 URDF 转 SDF 时**自动生成**的：
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规则 =「fixed 关节链的父 link」+ "_fixed_joint_lump__" +「本 link」
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+ "_" + collision 名。本机实测生成名（2026-09-23，Fortress 6.16）：
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sim_left_finger_mount_fixed_joint_lump__sim_left_finger_tip_collision
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为什么不得不写死一个"自动生成的名字"（很脆，但有理由）：
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a) URDF 的 <collision> 不能命名，所以没法给它一个稳定名字；
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b) 留空 <contact/> 不会"监测全部"，而是被补成 SDF 规范的默认值
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||
`collision=__default__` —— 一个不存在的 collision。
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症状是传感器**永远没有输出**，gz 不报错、话题也不出现。
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已实测确认（这是本节最大的一条坑）。
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所以只能写死，并用启动检查兜住改名：
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robot_description.check_tactile_collisions() 会把展开后的
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||
URDF 转成 SDF，核对这两个名字是否存在 —— 一旦 sdformat 改了命名
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规则，启动时就会明确报错，而不是静默失效。 -->
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||
<collision>${prefix}left_finger_mount_fixed_joint_lump__${prefix}left_finger_tip_collision</collision>
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||
<!-- ⚠️ 话题必须写在**这里**（contact/topic），不能写在外层的
|
||
<sensor><topic> 里 —— 接触传感器只认 contact/topic。
|
||
写错位置不会报错：gz 会静默改用默认的 scoped 话题名
|
||
/world/<world>/model/<model>/link/<link>/sensor/<sensor>/contact
|
||
于是"按 /tactile/left/raw 去订阅"永远收不到东西。实测确认。 -->
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||
<topic>/tactile/left/raw</topic>
|
||
</contact>
|
||
</sensor>
|
||
</gazebo>
|
||
|
||
<gazebo reference="${prefix}right_finger_tip">
|
||
<sensor name="tactile_right" type="contact">
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||
<always_on>true</always_on>
|
||
<update_rate>100</update_rate>
|
||
<contact>
|
||
<collision>${prefix}right_finger_mount_fixed_joint_lump__${prefix}right_finger_tip_collision</collision>
|
||
<topic>/tactile/right/raw</topic>
|
||
</contact>
|
||
</sensor>
|
||
</gazebo>
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<!-- =====================================================================
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||
三向力：指尖关节上的 force_torque 传感器
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=====================================================================
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挂在**指尖关节**（left/right_inner_finger_joint）上，而不是指尖 link ——
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force_torque 在 SDF 里只能属于关节。这个关节是手指链上最靠近指尖的
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一个（child = finger_mount，tip 用固定关节连在它下面），
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所以它传过去的力就是整条手指链的力 ≈ 接触力。
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三个非轴方向的约束力就是我们要的"三向力"：
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frame=child → 力的表达在 finger_mount 坐标系里
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measure_direction=parent_to_child
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→ 读"父 link 施加给子 link 的力"。
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静止时它等于 -(接触力 + 手指自重)，
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所以真正符号如何、哪根轴对应"法向"，
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以实测为准（见 config/tactile.yaml 的
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axis_* 映射项与 README 的实测记录）。
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⚠️ 这个传感器是**持续发布**的（即使没有任何接触，也按 update_rate
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发零力）。这一点很关键：接触传感器只在接触时发消息，如果适配器
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只靠接触消息驱动，那么"离开工件"这段时间下游会认为话题断流。
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真机 Orisys 也是持续发布的，所以这里必须与真机一致。
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===================================================================== -->
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<gazebo reference="${prefix}left_inner_finger_joint">
|
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<sensor name="tactile_left_wrench" type="force_torque">
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<always_on>true</always_on>
|
||
<update_rate>100</update_rate>
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<!-- force_torque 的话题写在外层 <topic> 即可（这点与 contact 不同：
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||
contact 只认 contact/topic，写外层会被静默忽略）。 -->
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||
<topic>/tactile/left/wrench</topic>
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<force_torque>
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<frame>child</frame>
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||
<measure_direction>parent_to_child</measure_direction>
|
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</force_torque>
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||
</sensor>
|
||
</gazebo>
|
||
|
||
<gazebo reference="${prefix}right_inner_finger_joint">
|
||
<sensor name="tactile_right_wrench" type="force_torque">
|
||
<always_on>true</always_on>
|
||
<update_rate>100</update_rate>
|
||
<topic>/tactile/right/wrench</topic>
|
||
<force_torque>
|
||
<frame>child</frame>
|
||
<measure_direction>parent_to_child</measure_direction>
|
||
</force_torque>
|
||
</sensor>
|
||
</gazebo>
|
||
</xacro:if>
|
||
|
||
</xacro:macro>
|
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|
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</robot>
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