Introducción a Pinocchio y MeshCat para reBot Arm B601-DM

Brazo robótico de 6 GDL · Soporte multi-motor · Solucionador de cinemática · Planificación de trayectorias · Totalmente de código abierto

tip

Este código de ejemplo se puede usar para controlar los motores o las posturas del brazo robótico, incluyendo control de un solo motor, control y prueba de cinemática directa/inversa, ajuste de la posición cero del brazo y lectura del ángulo del motor, sistema de visualización MeshCat y más.

Pinocchio es una biblioteca de código abierto para análisis y optimización de dinámica en robótica. Proporciona cinemática directa/inversa eficiente, cálculos dinámicos y capacidades de planificación de trayectorias. MeshCat es una herramienta de visualización 3D basada en la web que puede mostrar en tiempo real el estado del robot y las trayectorias de movimiento.

Este proyecto combina las potentes capacidades de cálculo de Pinocchio con la visualización intuitiva de MeshCat, proporcionando un conjunto completo de herramientas de análisis cinemático y depuración para reBot Arm B601-DM.

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Características del proyecto

1. Análisis cinemático completo Admite cálculos de cinemática directa (FK) y cinemática inversa (IK), capaz de resolver en tiempo real la pose del efector final del brazo robótico.

2. Visualización 3D en tiempo real Muestra en tiempo real el estado del brazo robótico y las trayectorias de movimiento mediante MeshCat en el navegador, sin necesidad de software adicional.

3. Planificación y seguimiento de trayectorias Implementa planificación de trayectorias geodésicas en SE(3), admitiendo control de seguimiento CLIK (Cinemática Inversa en Bucle Cerrado).

4. Control de compensación de gravedad Calcula el par de gravedad de las articulaciones basado en el modelo dinámico de Pinocchio, logrando el efecto de "flotación" del brazo robótico.

5. Código abierto y extensible Todo el código es de código abierto, lo que permite a los usuarios personalizar algoritmos de control y efectos de visualización según sus necesidades.

Especificaciones

El hardware para este tutorial es proporcionado por Seeed Studio

Parámetro	Especificación
Modelo de brazo robótico	reBot Arm B601-DM
Grados de libertad	6 GDL + pinza
Modelo de motor	Damiao DM4340 / DM4310
Método de comunicación	Bus CAN mediante adaptador USB-CAN
Tensión de funcionamiento	24V CC
Método de control	PC
Rango de temperatura de funcionamiento recomendado	0°C ~ 40°C

Lista de materiales (BOM)

Componente	Cantidad	Incluido
Brazo robótico reBot Arm B601-DM	1	✅
Puente serie USB2CAN	1	✅
Adaptador de corriente (24V)	1	✅
Cable USB-C	1	✅
Pinza	1	✅

Requisitos de entorno

Prerrequisito — Completa primero la guía rápida del brazo

Antes de continuar con este tutorial, debes completar de principio a fin el documento reBot Arm B601-DM Quick Start, incluyendo:

• Desempaquetado del hardware, cableado y lista de verificación de encendido
• Permisos del dispositivo serie / CAN (sudo chmod 666 /dev/ttyACM0 o /dev/can0)
• Calibración a cero de todas las articulaciones (2_zero_and_read.py) y verificación de que el brazo puede ser comandado en modo MIT / POS_VEL

Este tutorial asume que el brazo ya responde en el bus, que las articulaciones están puestas a cero y que el operador está familiarizado con los límites de seguridad relevantes. Saltarse la guía rápida puede provocar motores mal configurados, articulaciones bloqueadas o caídas del brazo.

Elemento	Requisito
Python	3.10+
Sistema operativo	Ubuntu 22.04+
Interfaz de comunicación	Puente serie USB2CAN o interfaz CAN

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Pasos de instalación

Paso 1. Instalar uv (si no está instalado)

curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

Paso 2. Sincronizar entorno (instalar todas las dependencias)

git clone https://github.com/Seeed-Projects/reBotArm_control_py.git
cd reBotArm_control_py
uv sync

tip

uv sync creará automáticamente un entorno virtual (si no existe) e instalará todas las dependencias según pyproject.toml y uv.lock.

Ajuste de parámetros del controlador MIT / POS_VEL

Esta sección explica cómo modificar los parámetros del controlador para cada articulación del brazo bajo modo MIT y modo POS_VEL, y cómo hacer que los cambios surtan efecto.

Esta sección solo cubre "dónde / cómo cambiar", no "qué valor usar"

Los parámetros adecuados solo se pueden obtener mediante ajuste sobre el hardware. Esta sección solo cubre: dónde residen los parámetros, qué controla cada campo y cómo hacer efectivos los cambios y verificarlos. Para estrategias específicas de ajuste (por ejemplo, prueba y error, Ziegler‑Nichols), consulta referencias generales de control de motores.

Ubicación del archivo de configuración

Versión de hardware	Archivo de configuración del motor	Entrada de conmutación
reBot Arm B601-DM (este documento)	config/rebotarm_dm.yaml	Establece hardware_yaml: "rebotarm_dm.yaml" en config/rebotarm.yaml
reBot Arm B601-RS	config/rebotarm_rs.yaml	Establece hardware_yaml: "rebotarm_rs.yaml" en config/rebotarm.yaml

No edites rebotarm.yaml directamente

Ese archivo solo contiene una única línea hardware_yaml: ...; todos los parámetros de los motores se encuentran en rebotarm_dm.yaml / rebotarm_rs.yaml.

Estructura del archivo de configuración

Cada articulación tiene su propia entrada, agrupada por modo de control:

joints:
  - name: joint1
    motor_id: 0x01
    feedback_id: 0x11
    model: "4340P"
    vendor: "damiao"
    MIT:
      kp: 120.0
      kd: 8.0
    POS_VEL:
      vel_kp: 0.0125
      vel_ki: 0.004
      pos_kp: 150.0
      pos_ki: 0.5
      vlim: 5.0
  # ... joint2 ~ joint6 follow the same structure ...

Cómo localizar:

• Por nombre de articulación: para modificar una articulación, busca el bloque - name: jointX;
• Por modo: bajo esa articulación, MIT: contiene los parámetros del modo MIT, POS_VEL: contiene los parámetros del modo POS_VEL;
• El modo actual determina qué conjunto se envía: el script cambia de modo mediante mode mit / mode posvel; el motor realmente recibe los parámetros bajo el sub-bloque correspondiente.

Significado de los campos en modo MIT

Campo	Función
kp	Ganancia proporcional del lazo de posición: la "rigidez" del seguimiento de la posición objetivo.
kd	Ganancia de amortiguamiento del lazo de velocidad: suprime las oscilaciones causadas por el error de posición.

Significado de los campos en modo POS_VEL

Campo	Función
vel_kp	Ganancia proporcional del lazo de velocidad.
vel_ki	Ganancia integral del lazo de velocidad.
pos_kp	Ganancia proporcional del lazo de posición.
pos_ki	Ganancia integral del lazo de posición (solo presente en algunas configuraciones del proveedor).
vlim	Límite de velocidad, restringe la velocidad máxima de movimiento.

Las definiciones de campos difieren entre proveedores

Los motores Damiao (DM) y Robostride (RS) usan unidades diferentes a nivel de protocolo, por lo que el mismo nombre de campo no es comparable entre proveedores. Modificar vel_kp de RS y modificar vel_kp de DM significan cosas diferentes. Interpreta cada YAML según su propio orden de campos, no compares valores entre archivos de configuración.

Procedimiento de edición

1. Detén cualquier script en ejecución. El motor está habilitado cuando editas el YAML, los cambios no surten efecto de inmediato y es fácil provocar comportamientos inconsistentes.
2. Edita el archivo YAML correspondiente:

   # Example for DM
   vim config/rebotarm_dm.yaml

   • Cambia solo la articulación que necesitas ajustar (por ejemplo, joint1); deja sin tocar las articulaciones no relacionadas;
   • Dentro de una articulación, cambia solo el modo que necesitas ajustar (MIT o POS_VEL); no modifiques los campos del otro modo sin motivo.
3. Conserva la indentación YAML: 2 espacios por nivel, claves separadas de valores por : . Una indentación incorrecta hace que falle el análisis de yaml.safe_load y todos los parámetros volverán a los valores predeterminados.
4. Reinicia el script después de guardar. El YAML se lee una vez al inicio del script; las ediciones en tiempo de ejecución no surten efecto de inmediato.
5. Verificación de una sola articulación: usa un script como 3_mit_control.py (MIT) / 4_pos_vel_control.py (POS_VEL) para verificar el cambio con un pequeño movimiento de una sola articulación antes de hacer una prueba de todo el brazo.

Verificar que el cambio surtió efecto

• Observación en tiempo de ejecución: habilita el motor en 3_mit_control.py / 4_pos_vel_control.py y revisa state; si los parámetros parecen sin cambios o el motor se comporta exactamente igual que antes, el YAML se editó incorrectamente o fue sobrescrito por los valores predeterminados.
• Auto-comprobación del YAML: analízalo directamente con Python e imprime los campos de una articulación para confirmar que los valores coinciden con lo que acabas de escribir:

  uv run python -c "import yaml; print(yaml.safe_load(open('config/rebotarm_dm.yaml'))['joints'][0])"

• Reversión rápida: git checkout config/rebotarm_dm.yaml restaura los valores predeterminados del repositorio.

No ajustes muchas articulaciones a la vez

Modificar drásticamente kp / kd en varias articulaciones simultáneamente — si la dirección o el signo de una articulación es incorrecto — puede causar instantáneamente oscilaciones, sobrecorriente o bloqueos bruscos. Itera una articulación y un modo a la vez, en pequeños pasos.

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Introducción a las herramientas de depuración

Configuración de permisos

Antes de ejecutar ejemplos de control de hardware, necesitas configurar los permisos del dispositivo:

# Set serial device permissions (Damiao USB2CAN)
sudo chmod 666 /dev/ttyACM0

# Or set CAN device permissions (e.g., can0)
sudo chmod 666 /dev/can0

Herramientas de depuración (usar solo cuando ocurra una excepción)

Consola de control de un solo motor (0x01damiao_test.py)

Prueba directa de un solo motor usando el SDK de motorbridge.

Cómo ejecutar:

uv run python example/0x01damiao_test.py

Comandos interactivos:

Comando	Descripción
enable / disable	Habilitar/Deshabilitar motor
set_zero	Establecer posición cero
state	Ver estado
ping	Hacer ping al motor para obtener respuesta
clear_error	Borrar errores del motor
mode <mit/posvel/vel>	Cambiar modo de control
mit <pos> [vel] [kp] [kd]	Comando en modo MIT
posvel <pos> [vlim]	Comando en modo POS_VEL
vel <velocity>	Comando en modo de velocidad pura
read_param <id> [type]	Leer parámetros del motor
write_param <id> <value> [type]	Escribir parámetros del motor
loop	Entrar en modo de control en bucle
q / quit	Salir

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Calibración de cero y monitorización de ángulo (2_zero_and_read.py)

Establece automáticamente todos los ceros de las articulaciones y muestra los ángulos articulares en tiempo real.

Cómo ejecutar:

uv run python example/2_zero_and_read.py

# Example Output
-0.12  +0.23  -6.42  +41.74  -0.45  -0.01  -0.01

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Modo de control MIT (alternativa en reBot DM, consultar bajo demanda — se recomienda POS_VEL)

Nota de idoneidad

Para reBot Arm B601-DM, POS_VEL (Position‑Velocity) es el modo de control recomendado: el protocolo del motor Damiao admite de forma nativa el control híbrido posición‑velocidad con limitación de velocidad integrada, lo que ofrece el resultado más suave desde el primer momento. El modo MIT es la alternativa y normalmente requiere un ajuste más cuidadoso de kp / kd para que se comporte bien. Por lo tanto, el modo MIT no es el predeterminado para el hardware DM, pero dado que algunos usuarios lo necesitan, este demo se mantiene como referencia y ajuste bajo demanda. Si no tienes una necesidad especial, da preferencia al ejemplo en modo POS_VEL que aparece a continuación.

Modo de control MIT (3_mit_control.py)

Introduce ángulos objetivo para todas las articulaciones para completar el control del motor en modo de control MIT, normalmente usado para control de fuerza, control de impedancia o escenarios que requieren alta respuesta dinámica.

Cómo ejecutar:

uv run python example/3_mit_control.py
> 30 0 0 0 0 0 0 # Control motor 1 to rotate 30 degrees
> state
  pos (deg): ['+29.99', '+0.00', '-45.00', '+0.00', '+0.00', '+0.00']
> q # Exit system

peligro

Este ejemplo no tiene planificación de trayectoria ni de velocidad. Ángulos articulares objetivo grandes harán que los motores se muevan a velocidad muy alta, y pueden incluso disparar directamente la protección por sobrecorriente del motor. Recomendaciones:

• Primero verifica con ángulos pequeños (por ejemplo, mueve una sola articulación solo 5~10 grados), confirma que la respuesta y la dirección del motor son correctas antes de aumentar la escala;
• Esta sección no tiene una versión integrada de trayectoria suave. Si necesitas transiciones suaves entre múltiples objetivos, controla cuidadosamente tus objetivos y tiempos, o consulta la sección posterior Control de cinemática inversa con trayectoria suave (8_arm_traj_control.py) y porta el enfoque de planificación de mínimo tirón / aceleración‑deceleración a tu propio script;
• Mantén a las personas y otros dispositivos fuera del radio de trabajo del brazo durante el funcionamiento.

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Modo de control posición‑velocidad (4_pos_vel_control.py)

Introduce ángulos objetivo para todas las articulaciones para completar el control del motor en modo de control híbrido POS_VEL (Position‑Velocity), logrando un movimiento más suave y controlable al alcanzar los ángulos objetivo, reduciendo la vibración.

Cómo ejecutar:

uv run python example/4_pos_vel_control.py
> 30 0 0 0 0 0 0 # Control motor 1 to rotate 30 degrees
> state
  pos (deg): ['+29.99', '+0.00', '-45.00', '+0.00', '+0.00', '+0.00']
> q # Exit system

peligro

Este ejemplo no tiene planificación de trayectoria ni de velocidad. Ángulos articulares objetivo grandes harán que los motores se muevan a velocidad muy alta, y pueden incluso disparar directamente la protección por sobrecorriente del motor. Recomendaciones:

• Primero verifica con ángulos pequeños (por ejemplo, mueve una sola articulación solo 5~10 grados), confirma que la respuesta y la dirección del motor son correctas antes de aumentar la escala;
• Esta sección no tiene una versión integrada de trayectoria suave. Si necesitas transiciones suaves entre múltiples objetivos, controla cuidadosamente tus objetivos y tiempos, o consulta la sección posterior Control de cinemática inversa con trayectoria suave (8_arm_traj_control.py) y porta el enfoque de planificación de mínimo tirón / aceleración‑deceleración a tu propio script;
• Mantén a las personas y otros dispositivos fuera del radio de trabajo del brazo durante el funcionamiento.

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Pruebas de cinemática

Prueba de cinemática directa (5_fk_test.py)

Calcular la pose del efector final en función de los ángulos articulares.

Entrada: 6 ángulos articulares (grados)

Salida:

• Posición del efector final (X, Y, Z): Unidad: metros
• Matriz de rotación (3×3)
• Ángulos de Euler (roll/pitch/yaw): Unidad: grados

Ejemplo:

uv run python example/5_fk_test.py
> 0 0 0 0 0 0
====================================================
  Result / Result
====================================================
  Joint angles (deg): [0. 0. 0. 0. 0. 0.]
  End-effector position (m):
    X = +0.260306
    Y = +0.000000
    Z = +0.191701
  Rotation matrix (R_world^end):
    [+1.000000  +0.000000  -0.000007]
    [+0.000000  +1.000000  +0.000100]
    [+0.000007  -0.000100  +1.000000]
  Euler XYZ (roll, pitch, yaw) [deg]:
    roll   = -0.0057
    pitch  = -0.0004
    yaw    = +0.0000

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Prueba de cinemática inversa (6_ik_test.py)

Resolver los ángulos articulares en función de la pose deseada del efector final.

Formato de entrada:

• Solo posición: <x> <y> <z> (metros)
• Posición + orientación: <x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw> (grados)

Ejemplo:

uv run python example/6_ik_test.py

# Usage A
> 0.28 0 0.3  # Position only
====================================================
  Result / Result
====================================================
  Target position : [+0.2800, +0.0000, +0.3000] m
  Converged : Yes
  Iterations: 2000
  Position error: 5.62e-17 m
  Joint angles (deg) [first 6 control joints]:
    joint1     =  -0.0003 deg  (-0.0000 rad)
    joint2     = -22.9687 deg  (-0.4009 rad)
    joint3     = -24.2191 deg  (-0.4227 rad)
    joint4     =  +1.2508 deg  (+0.0218 rad)
    joint5     =  -0.0003 deg  (-0.0000 rad)
    joint6     =  +0.0057 deg  (+0.0001 rad)

# Usage B
> 0.28 0 0.3 0 1 0       # Position + Orientation
====================================================
  Result / Result
====================================================
  Target position   : [+0.2800, +0.0000, +0.3000] m
  Target orientation : [+0.00, +1.00, +0.00] deg
  Converged  : Yes
  Iterations: 2000
  Position error: 6.28e-17 m
  Joint angles (deg) [first 6 control joints]:
    joint1     =  -0.0003 deg  (-0.0000 rad)
    joint2     = -23.3968 deg  (-0.4084 rad)
    joint3     = -25.3018 deg  (-0.4416 rad)
    joint4     =  +2.9054 deg  (+0.0507 rad)
    joint5     =  -0.0003 deg  (-0.0000 rad)
    joint6     =  +0.0057 deg  (+0.0001 rad)

Control de cinemática inversa en modo MIT (7_arm_ik_control.py)

Usa cinemática inversa (IK) en modo MIT para especificar las coordenadas 3D (X, Y, Z) y la orientación (ángulos de Euler) a las que debe moverse el efector final del brazo robótico.

Formato de entrada:

• Solo posición: <x> <y> <z> (metros)
• Posición + orientación: <x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw> (grados)
• Introduce state: Ver los valores radianes reales actuales de cada articulación.
• Introduce end_state: Ver las coordenadas reales actuales (m) y los ángulos de Euler (rad) del efector final en el espacio.

Cómo ejecutar:

uv run python example/7_arm_ik_control.py

#Usage A
> 0.3 0.0 0.4 # Position only (orientation defaults to 0), move the arm end-effector to 0.3 meters forward and 0.4 meters above.

#Usage B
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.5 # Control both position and orientation: move to the specified position while rotating the wrist yaw angle by 0.5 radians.

> ctrl + c # Return to zero position and exit system

peligro

Este ejemplo no tiene planificación de trayectoria ni de velocidad. Ángulos objetivo grandes harán que los motores se muevan a velocidad muy alta, y pueden incluso disparar directamente la protección por sobrecorriente del motor. Recomendaciones:

• Primero verifica con ángulos pequeños (por ejemplo, mueve el efector final solo 5~10 cm desde su posición actual), confirma que la pose y la dirección son correctas antes de aumentar la escala;
• Para transiciones suaves entre objetivos, salta directamente a la siguiente sección Control de cinemática inversa con trayectoria suave (8_arm_traj_control.py), que utiliza planificación de mínimo tirón / aceleración‑deceleración;
• Mantén a las personas y otros dispositivos fuera del radio de trabajo del brazo durante el funcionamiento.

Control de cinemática inversa con trayectoria suave (8_arm_traj_control.py)

Usa cinemática inversa (IK) en modo MIT para planificar automáticamente una trayectoria de movimiento uniforme o de aceleración/desaceleración suave dentro del tiempo objetivo, evitando una fuerte vibración de las articulaciones.

Formato de entrada:

• Solo posición: <x> <y> <z> (metros)
• Posición + orientación: <x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw> (grados)
• Posición + orientación + tiempo (2.0 por defecto): <x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw> <time> (grados)
• Introduce state: Ver los valores radianes reales actuales de cada articulación.
• Introduce end_state: Ver las coordenadas reales actuales (m) y los ángulos de Euler (rad) del efector final en el espacio.

Cómo ejecutar:

uv run python example/8_arm_traj_control.py

#Usage A
> 0.3 0.0 0.4 # Position only, orientation defaults to 0, default movement time is 2.0 seconds

#Usage B
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.5 # Control both position and orientation: move to the specified position while rotating the wrist yaw angle by 0.5 radians, default movement time is 2.0 seconds

#Usage C
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.0 5.0 # Move the arm to the specific position and specify 5.0 seconds to slowly move there. (Note: If entering time, the preceding orientation parameters 0 0 0 cannot be omitted)

> ctrl + c # Return to zero position and exit system

¿Qué pasa si observo desviación de la pose?

Si notas que la pose del efector final leída difiere de la pose objetivo ordenada, y la pose en sí es alcanzable (no está fuera del espacio de trabajo, no está en una singularidad), es probable que el problema esté en los parámetros de tu controlador MIT / POS_VEL. En ese caso, consulta la sección anterior Tuning MIT / POS_VEL Controller Parameters y ajusta manualmente kp / kd, etc. usando el enfoque de "una sola articulación, modo por modo, pequeños pasos"; una vez ajustado, vuelve a este ejemplo para verificar.

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Prueba de compensación de gravedad

Control de compensación de gravedad — Versión básica (9_gravity_compensation.py)

Utiliza el modelo dinámico de Pinocchio para compensar la gravedad de las articulaciones.

Ley de control:

tau = g(q)          — Gravity feedforward
pos = current motor position   — Joint position follows current position
kp = 2,  kd = 1     — Unified stiffness/damping for all joints

Comportamiento esperado:

• El brazo puede "flotar" en cualquier pose
• No caerá por su propio peso cuando se suelte
• Se puede mover manualmente a cualquier posición

Cómo ejecutar:

uv run python example/9_gravity_compensation.py

Salida:

• Visualización en tiempo real del par deseado para cada articulación (N·m)
• Pulsa Ctrl+C para detener y desconectar

Vuelve a la posición inicial antes de salir de la compensación de gravedad

Al detener el script (Ctrl+C), el programa deshabilitará directamente todos los motores, y el brazo robótico no volverá automáticamente a cero. Sujeta el brazo robótico con la mano o muévelo a una pose segura/inicial antes de salir para evitar caídas repentinas de las articulaciones que puedan causar colisiones o daños.

Ajuste de la compensación de articulaciones individuales

Si algunas articulaciones están subcompensadas o sobrecompensadas debido a fricción estructural o diferencias de montaje, puedes aplicar un factor de escala adicional al elemento correspondiente del array tau_g en el código:

tau_g[x] *= y  # x is the joint motor id, y is the compensation factor, usually starting from 1
# This compensation is generally only used for joints 2 and 3

Por ejemplo, tau_g[2] *= 1.2 significa aumentar en un 20% el par de compensación de gravedad de la articulación 2. Se recomienda ajustar elemento por elemento según el efecto de flotación real para evitar realizar cambios excesivamente grandes de una sola vez.

Control de compensación de gravedad — Versión con bloqueo de velocidad del efector final (10_gravity_compensation_lock.py)

Basado en la compensación de gravedad básica, añade detección de velocidad del efector final y un mecanismo de bloqueo de ángulo articular.

Ley de control:

tau = g(q) + integral_term    — Gravity feedforward + integral term
pos = q_target                 — Target joint angle (locked or updated)
kp = 8.0,  kd = 1.0           — Enhanced stiffness/damping

Lógica de bloqueo:

• Cuando la velocidad lineal del extremo ||v_ee|| < 0.04 m/s y la velocidad angular ||w_ee|| < 0.08 rad/s:
  • El ángulo articular objetivo q_target permanece bloqueado
  • El brazo robótico se bloquea en la posición actual
• Cuando la velocidad del extremo supera el umbral:
  • q_target se actualiza al ángulo articular actual
  • Permite empujar manualmente para cambiar la posición

Comportamiento esperado:

• El brazo robótico se bloquea en la posición actual, requiriendo fuerza para cambiar el ángulo objetivo
• Más estable que la versión básica, adecuada para escenarios que requieren mantenimiento de la pose

Cómo ejecutar:

uv run python example/10_gravity_compensation_lock.py

Salida:

• Visualización en tiempo real del estado de bloqueo (LOCKED / UPDATE)
• Velocidad lineal del extremo, velocidad angular
• Par de compensación de gravedad para cada articulación (N·m)
• Pulsa Ctrl+C para detener y desconectar

Vuelve a la posición inicial antes de salir de la compensación de gravedad

Al detener el script (Ctrl+C), el programa deshabilitará directamente todos los motores, y el brazo robótico no volverá automáticamente a cero. Sujeta el brazo robótico con la mano o muévelo a una pose segura/inicial antes de salir para evitar caídas repentinas de las articulaciones que puedan causar colisiones o daños.

Ajuste de la compensación de articulaciones individuales

Si algunas articulaciones están subcompensadas o sobrecompensadas debido a fricción estructural o diferencias de montaje, puedes aplicar un factor de escala adicional al elemento correspondiente del array tau_g en el código:

tau_g[x] *= y  # x is the joint motor id, y is the compensation factor, usually starting from 1
# This compensation is generally only used for joints 2 and 3

Por ejemplo, tau_g[2] *= 1.2 significa aumentar en un 20% el par de compensación de gravedad de la articulación 2. Se recomienda ajustar elemento por elemento según el efecto de flotación real para evitar realizar cambios excesivamente grandes de una sola vez.

Configuración de prueba de seguridad: Puedes modificar la lista ENABLED_JOINTS en la parte superior del script para habilitar solo las articulaciones especificadas para pruebas de seguridad:

ENABLED_JOINTS = ["joint1"]  # Enable only joint1

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Entorno de simulación

Simulación de cinemática directa (sim/fk_sim.py)

Simulación interactiva de cinemática directa, visualiza la pose del brazo robótico introduciendo ángulos articulares en MeshCat.

Cómo ejecutar:

uv run python example/sim/fk_sim.py

Comandos interactivos:

• Introduce 6 ángulos articulares (grados), separados por espacios
• Ejemplo: 0 0 0 0 0 0
• Ejemplo: 45 -30 15 -60 90 -180
• q/quit/exit: Salir

Características:

• Visualización en tiempo real de la posición y orientación del efector final
• Admite entrada continua para probar diferentes poses
• Salida formateada de la información de la pose

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Simulación de cinemática inversa (sim/ik_sim.py)

Simulación interactiva de cinemática inversa, resuelve automáticamente los ángulos articulares a partir de la pose objetivo y los visualiza.

Cómo ejecutar:

uv run python example/sim/ik_sim.py

Formato de entrada:

• Solo posición: x y z (metros)
• Posición+Orientación: x y z roll pitch yaw (radianes)

Ejemplo:

> 0.25 0.0 0.25              # Position only
> 0.25 0.0 0.25 0 0 0        # Position+Orientation

Características:

• Juicio automático de la convergencia de la IK
• Muestra el número de iteraciones y el error
• Actualizaciones en tiempo real de la pose del robot

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Simulación de planificación de trayectoria (sim/traj_sim.py)

Simulación de planificación de trayectoria basada en geodésicas en SE(3), incluyendo seguimiento CLIK y reproducción de animaciones en MeshCat.

Cómo ejecutar:

uv run python example/sim/traj_sim.py

Comandos interactivos:

• Entrada: x y z [roll pitch yaw] (metros/radianes)
• Pulsa Enter para usar la configuración predeterminada
• q: Salir

Características:

• Planificación desde la posición actual hasta la posición objetivo
• Uso de un perfil de trayectoria de mínimo tirón (minimum jerk)
• Visualización en tiempo real de las estadísticas de la trayectoria
• Reproducción completa de la animación de la trayectoria en MeshCat
• Muestra la trayectoria de referencia (gris) y la trayectoria real (verde)

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Herramienta de visualización (sim/visualizer.py)

Wrapper del visualizador MeshCat, que proporciona una interfaz unificada de visualización del robot.

Funciones principales:

• Cargar el modelo URDF y mostrar el robot
• Dibujar trayectorias polilínea 3D (referencia/real)
• Mostrar la pose objetivo de IK (ejes tricolores + esfera)
• Soportar reproducción de animaciones de trayectorias articulares

Ejemplo de uso:

from example.sim.visualizer import Visualizer
viz = Visualizer()
viz.update(q)  # Update robot pose
viz.draw_path(points, "path_name", color)  # Draw path

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Preguntas frecuentes (FAQ)

• Aparece el error Permission denied Asegúrate de haber ejecutado sudo chmod 666 /dev/ttyACM0 o sudo chmod 666 /dev/can0 para establecer los permisos del dispositivo.

• La resolución de IK falla o los resultados son anormales Comprueba si la pose objetivo está dentro del espacio de trabajo del brazo robótico y asegúrate de que la configuración de los límites articulares sea correcta.

• El efecto de la compensación de gravedad no es bueno Esto puede deberse a errores estructurales y a la precisión del mecanizado. La compensación de gravedad de este proyecto depende de URDF y Pinocchio. Puedes intentar corregir el URDF con tus parámetros medidos reales (puedes pedir ayuda a una IA para este paso).

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Contacto

• Soporte técnico: Submit Issue
• Repositorio del proyecto: GitHub
• Foro: Seeed Studio Forum

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Documentos de referencia

• Documentación oficial de Pinocchio
• Documentación oficial de MeshCat
• motorbridge SDK

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