机器人运动学模型、状态发布、轨迹规划等功能扩展更多...

机器人功能扩展的协作图:

类
class	rm::lpss::ctl::ControlLawBase
	【控制律组件】控制律基类，供 RobotController 组合调用更多...
class	rm::lpss::ctl::UnitTF
	【控制律组件】单位传递函数， \(G(s)=1\) 更多...
class	rm::lpss::ctl::FeedForward
	【控制律组件】离散动态全补偿的前馈环节，适合在已知系统模型或有外部扰动补偿需求时使用更多...
class	rm::lpss::ctl::PID
	【控制律组件】单环离散比例-积分-微分控制器更多...
class	rm::lpss::RobotPlanner
	机器人规划模块，提供 URDF 解析、正/逆运动学求解、轨迹规划等运动学功能更多...
class	rm::lpss::RobotController
	机器人控制模块更多...
class	rm::lpss::RobotStatePublisher
	机器人状态发布者，周期性发布 TF 和 URDF 消息更多...
class	rm::lpss::async::RobotStatePublisher
	异步机器人状态发布者，基于定时器周期性发布 TF 和 URDF 消息更多...

类型定义
using	rm::lpss::ctl::InSampleMapping = void (*)(const msg::JointState &d_in, const msg::JointState &fb_in, std::vector<double> &d_out, std::vector<double> &fb_out) noexcept
	输入采样映射，定义了如何从 JointState 中提取向量供控制律计算使用
using	rm::lpss::ctl::OutSampleMapping = void (*)(std::vector<double> cmd_in, msg::JointState &cmd_out) noexcept
	输出采样映射，定义了如何将控制律计算结果写回 JointState 输出

枚举
enum class	rm::lpss::ctl::ControlStatus : uint8_t { rm::lpss::ctl::ControlStatus::Ok = 0 , rm::lpss::ctl::ControlStatus::InvalidInput , rm::lpss::ctl::ControlStatus::Diverged , rm::lpss::ctl::ControlStatus::Failed }
	控制律计算状态更多...

函数
void	rm::lpss::ctl::basic_pos_imapping (const msg::JointState &d_in, const msg::JointState &fb_in, std::vector< double > &d_out, std::vector< double > &fb_out) noexcept
	基础位置采样输入映射，从 position 字段提取
void	rm::lpss::ctl::basic_vel_imapping (const msg::JointState &d_in, const msg::JointState &fb_in, std::vector< double > &d_out, std::vector< double > &fb_out) noexcept
	基础速度采样输入映射，从 velocity 字段提取
void	rm::lpss::ctl::basic_eff_imapping (const msg::JointState &d_in, const msg::JointState &fb_in, std::vector< double > &d_out, std::vector< double > &fb_out) noexcept
	基础力矩采样输入映射，从 effort 字段提取
void	rm::lpss::ctl::basic_pos_omapping (std::vector< double > cmd_in, msg::JointState &cmd_out) noexcept
	基础位置采样输出映射，将结果写回 position 字段
void	rm::lpss::ctl::basic_vel_omapping (std::vector< double > cmd_in, msg::JointState &cmd_out) noexcept
	基础速度采样输出映射，将结果写回 velocity 字段
void	rm::lpss::ctl::basic_eff_omapping (std::vector< double > cmd_in, msg::JointState &cmd_out) noexcept
	基础力矩采样输出映射，将结果写回 effort 字段
msg::Quaternion	rm::msg::operator* (const msg::Quaternion &q1, const msg::Quaternion &q2) noexcept
	四元数乘法： \(q_1\times q_2\)
msg::Vector3	rm::msg::rotate (const msg::Quaternion &q, const msg::Vector3 &v) noexcept
	对向量执行旋转操作
msg::Pose	rm::msg::operator* (const msg::Transform &t, const msg::Pose &p) noexcept
	位姿变换
msg::Transform	rm::msg::operator* (const msg::Transform &t1, const msg::Transform &t2) noexcept
	合并两个 SE(3) 变换

详细描述

机器人运动学模型、状态发布、轨迹规划等功能扩展

该模块提供了

机器人运动学模型规划器 lpss::RobotPlanner ，支持 URDF 解析、正/逆运动学求解、轨迹规划等功能
机器人状态发布者，通过传入 lpss::RobotPlanner 对象和 lpss::Node （或 lpss::async::Node ）节点对象周期性发布 TF、URDF 和 JointTrajectory 消息，一般在调试时供其他模块订阅使用
相关消息类型转换函数，如四元数乘法、位姿变换、复合 SE(3) 变换等

类型定义说明

◆ InSampleMapping

using rm::lpss::ctl::InSampleMapping = void (*)(const msg::JointState &d_in, const msg::JointState &fb_in, std::vector<double> &d_out, std::vector<double> &fb_out) noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

输入采样映射，定义了如何从 JointState 中提取向量供控制律计算使用

参数

[in]	d_in	msg::JointState 表示的期望值
[in]	fb_in	msg::JointState 表示的反馈值
[out]	d_out	std::vector 表示的期望值，供控制律计算使用
[out]	fb_out	std::vector 表示的反馈值，供控制律计算使用

用户可自定义此类函数实现复杂的提取逻辑，如多字段融合等

◆ OutSampleMapping

using rm::lpss::ctl::OutSampleMapping = void (*)(std::vector<double> cmd_in, msg::JointState &cmd_out) noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

输出采样映射，定义了如何将控制律计算结果写回 JointState 输出

参数

[in]	cmd_in	std::vector 表示的控制量，这是控制律的直接输出
[out]	cmd_out	msg::JointState 表示的控制量，供用户使用

枚举类型说明

◆ ControlStatus

enum class rm::lpss::ctl::ControlStatus : uint8_t

strong

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

控制律计算状态

枚举值
Ok	本周期计算成功
InvalidInput	输入维度或数据非法
Diverged	计算过程发散
Failed	其他失败

函数说明

◆ basic_eff_imapping()

void rm::lpss::ctl::basic_eff_imapping	(	const msg::JointState &	d_in,
		const msg::JointState &	fb_in,
		std::vector< double > &	d_out,
		std::vector< double > &	fb_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础力矩采样输入映射，从 effort 字段提取

◆ basic_eff_omapping()

void rm::lpss::ctl::basic_eff_omapping	(	std::vector< double >	cmd_in,
		msg::JointState &	cmd_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础力矩采样输出映射，将结果写回 effort 字段

◆ basic_pos_imapping()

void rm::lpss::ctl::basic_pos_imapping	(	const msg::JointState &	d_in,
		const msg::JointState &	fb_in,
		std::vector< double > &	d_out,
		std::vector< double > &	fb_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础位置采样输入映射，从 position 字段提取

◆ basic_pos_omapping()

void rm::lpss::ctl::basic_pos_omapping	(	std::vector< double >	cmd_in,
		msg::JointState &	cmd_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础位置采样输出映射，将结果写回 position 字段

◆ basic_vel_imapping()

void rm::lpss::ctl::basic_vel_imapping	(	const msg::JointState &	d_in,
		const msg::JointState &	fb_in,
		std::vector< double > &	d_out,
		std::vector< double > &	fb_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础速度采样输入映射，从 velocity 字段提取

◆ basic_vel_omapping()

void rm::lpss::ctl::basic_vel_omapping	(	std::vector< double >	cmd_in,
		msg::JointState &	cmd_out )

noexcept

#include <rmvl/lpss/ctl/base.hpp>

基础速度采样输出映射，将结果写回 velocity 字段

◆ operator*() [1/3]

msg::Quaternion rm::msg::operator*	(	const msg::Quaternion &	q1,
		const msg::Quaternion &	q2 )

noexcept

#include <rmvl/lpss/robot.hpp>

四元数乘法： \(q_1\times q_2\)

参数

[in]	q1	msg::Quaternion 表示的四元数 1
[in]	q2	msg::Quaternion 表示的四元数 2

返回: 四元数乘积

◆ operator*() [2/3]

msg::Pose rm::msg::operator*	(	const msg::Transform &	t,
		const msg::Pose &	p )

noexcept

#include <rmvl/lpss/robot.hpp>

位姿变换

将位姿 \(p\) 从坐标系 \(A\) 变换到坐标系 \(B\)，变换关系由 \(T\) 定义，即 \(B\) 相对于 \(A\) 的变换。

参数

[in]	t	msg::Transform 表示的变换
[in]	p	msg::Pose 表示的位姿

返回: msg::Pose 表示的变换后的位姿

◆ operator*() [3/3]

msg::Transform rm::msg::operator*	(	const msg::Transform &	t1,
		const msg::Transform &	t2 )

noexcept

#include <rmvl/lpss/robot.hpp>

合并两个 SE(3) 变换

具体来说符合以下规则：

在最初的坐标系下应用 \(T_2\) 变换，再在原来的坐标系下应用 \(T_1\) 变换，等价于在最初的坐标系下应用 \(T_1T_2\) 变换，即 “复合变换”
在最初的坐标系下应用 \(T_1\) 变换，再在 \(T_1\) 变换后的坐标系下应用 \(T_2\) 变换，等价于在最初的坐标系下应用 \(T_1T_2\) 变换，即 “相对于坐标系的变换”

参数

[in]	t1	msg::Transform 表示的变换 1
[in]	t2	msg::Transform 表示的变换 2

返回: msg::Transform 表示的合并后的变换

◆ rotate()

msg::Vector3 rm::msg::rotate	(	const msg::Quaternion &	q,
		const msg::Vector3 &	v )

noexcept

#include <rmvl/lpss/robot.hpp>

对向量执行旋转操作

参数

[in]	q	msg::Quaternion 表示的旋转四元数
[in]	v	msg::Vector3 表示的向量

返回: msg::Vector3 表示的旋转后的向量