ros_contorl/docs/GAUGE_ASSEMBLY.md

通止规装配（P6 看板流程）

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"， 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"。

入口：bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 配置：config/site.yaml → gauge_assembly: 段（每个键都有中文注释，先读那一段） 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）

source ~/ros2/scripts/env.sh
bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --dry-run

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 [gauge] /gauge/result。干跑不会给臂/夹爪发任何指令，可以随时按， 用来确认"编排对不对、配置读到没有、缺哪些服务"。

真跑（会动臂）：

bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89

前置状态（脚本不会替你开）：

要什么	命令
臂的伺服 + ros2_control	bash ~/ros2/scripts/run_real.sh --arm 89
腕部 D405（S05 要拍照）	bash ~/ros2/scripts/run_camera_d405.sh --arm 89 --preview
夹爪	bash ~/ros2/scripts/run_gripper.sh --arm 89
视触觉（S06 悬停时测基线）	bash ~/ros2/scripts/run_tactile.sh
手外 D435（只有 S03 用，可选）	bash ~/ros2/scripts/run_camera_d435.sh --preview

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）。 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）

S00 ─boot_ok─▶ S01 ─pose_ok─▶ S02 ─grip_ok─▶ S04 ─track_locked─▶ S05 ─snap_ok─▶ S06
              (joint_limit 也进 S02)         │                                (hover_k)
                                             │ track_lost        align_out │  │ align_ok
                                             ▼                             │  ▼
                                            S03 ─coarse_ok─▶ S05 ◀────────┘ S07 ─contact_ok─▶ S08
                                             │                          (snap)     ▲            │
                                        coarse_fail ─▶ S04                            │      screw_done
                                                                                       │            ▼
   E1 掉件：S08 ─gauge_dropped─▶ S01 ─RELOADED─▶ S10 ─pose_ok─▶ S06              S09 ─unscrew_done─┐
                                                  ▲                                （最后一孔？）    │
                                                  └── 还有孔：S10 = 回该孔记录位姿 │              │
                                                                                   ▼              ▼
                                                                                 S10 ───────▶ S11 ─pose_ok─▶ DONE

注：S05 snap_unstable 是自环（继续等稳定），S08 掉件那一路是 E1； S09 不做掉件判据（规正在往外退，"掉了"和"拧出来了"分不出来）。

E1 掉件后"哪个孔"（这条是看板定的，容易误会，单独说）：

• 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 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。
• 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）。
• 想让"掉件后重试本孔"，改 gauge_fsm.py 里 (SCREW_IN, GAUGE_DROPPED) 的落点 与 handle() 里推进序号那一段，同时改 test_gauge_fsm.py 的两条掉件测试。

状态	干什么	过了判据	不过
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
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）
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
S04	起视觉跟踪（一阶段伺服）	track_locked	track_lost → 回 S03 粗定位兜底
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
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
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
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
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
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）
S10	回该孔记录位姿，重复 S06–S09（下一孔）	pose_ok → S06	超时 → 中止
S11	回 home + 开爪，收尾	pose_ok → DONE	超时 → 中止
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
E2	任何中止：先退到安全高度（_safe_retract），再报错退出	—	—

状态机是"数据"不是"代码"：TRANSITIONS 是一张 (状态, 事件) → 下一状态 的表， 节点里每个 _step_* 只允许返回表里登记的合法事件。 test_gauge_step_events.py 会读节点源码的 AST，把每个 _step_* 可能返回的事件 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， 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）

文件	管什么	有测试吗
gauge_fsm.py	状态/事件/转移表/上下文（不改 ROS，纯数据）	test_gauge_fsm.py
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
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
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
gauge_boot.py	S00 自检清单与报告（必检/选检、缺了会怎样）	test_gauge_boot.py
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）
launch/gauge_assembly.launch.py	只做一件事：发布手眼静态 TF（S05 的前提）	—
scripts/run_gauge_assembly.sh	环境 + 参数 + 前置说明	—

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 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

名字	类型	方向	说明
/gauge/state	std_msgs/String	出	每次转移都发一条：#序号 状态 --事件--> 状态
/gauge/progress	std_msgs/String	出	当前进度（第几孔 / 第几轮棘轮），给人看的
/gauge/result	std_msgs/String	出	结束时的结论（JSON：ok/state/holes_done/failures/fsm 轨迹…）
--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
/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
/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
…/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

人工处理 E1（终端 2）：

ros2 topic pub --once /gauge/reload_ok std_msgs/msg/Bool "{data: true}"

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5. 怎么调参（顺序很重要）

1. 先标定手眼（否则 S05 拍出来的坐标是错的，后面全白做）： 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。
2. 再看触觉量级：bash ~/ros2/scripts/run_tactile.sh --cli，手压一下看读数变化。 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。
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°）"， 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 "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。
4. 最后调力阈值：太灵敏（刚靠近就停）→ 调大 contact_tangential_delta； 不灵敏（压很深才停）→ 调小。

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 → 报"哪一行、期望什么、现在什么"；交叉矛盾（如 contact_safe_delta ≤ contact_tangential_delta） → 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）

项	状态
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
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
S07 接触判据	阈值未在真机上标定（仿真里做过通路验证）
S08/S09 力矩到位判据	同上，属现场标定项
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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7. 验收命令（都是真跑过的）

# 1) 纯逻辑层（不需要机器人）
PYTHONPATH=src/arm_application python3 -m pytest src/arm_application/test -q
#    仿真环境：349 passed, 14 skipped（缺 onnx 的用例跳过，不伪装成失败）

# 2) 干跑全流程：S00→S01→…→S11→DONE，脚本退出码 0，结论 ok=true
bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --sim --dry-run

# 3) 仿真里不干跑（缺 /home / 相机 / 触觉 / 夹爪状态）：S00 拦住，
#    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
bash ~/ros2/scripts/run_gauge_assembly.sh --arm 89 --sim

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 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）

1. 四元数换算被抄成了四份，而且已经互相抄歪了。 pipeline/stage2/stage3/visual_servo 四个 launch 各有一份 _quat_from_R， 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 手眼 TF 可能是不同的。现在全部收口到 handeye_lib.read_transform_yaml， 并加了回环测试 + "launch 里不许再自己实现四元数"的守卫测试。

2. 两个环境的"生效方式"不一样，"改了没生效"是幽灵问题。 真机 build.sh 用 --symlink-install（软链，改源码立即生效）； 仿真 build_sim.sh 有意不用它（仿真 conda 的 setuptools 旧，不认 --editable）， 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， 而且不会有任何提示。判据一句话：

   diff src/arm_application/arm_application/<改过的文件> \
        install_sim/arm_application/lib/python3*/site-packages/arm_application/<同名文件>
   

   不一致就 bash scripts/build_sim.sh（只重编 arm_application 更快： bash scripts/build_sim.sh 之后看日志里 Finished <<< arm_application）。

3. os._exit() 会把异常吞掉。 节点入口一开始用 os._exit 退出，导致 "进程退出码 1、日志里什么都没有"。现在 main() 里 traceback.print_exc() 先打印。

4. action 的"期望类型"必须写流程真正会调的类型。 S00 曾把 arm_jtc 的期望类型写成 arm_msgs/FollowJointTrajectory， 而本流程直接走 ros2_control 的 JTC（control_msgs/FollowJointTrajectory）， 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。

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）， 14 个用例常年报红。现在缺依赖的用例 skip（importorskip）， 让"红"只表示真出问题。

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9. 相关文档

• config/site.yaml → gauge_assembly: 段：每个参数的注释与取值建议
• FRAMEWORK_RULES.md：改代码前先读（本文件第 8 节已进反例表）
• GRIPPER.md、HANDEYE.md、TACTILE.md、HOLE_DETECT.md
• HANDBOOK.md：新手从这读起