No.1 运动状态机 | 众擎开源平台

1.1 运动状态切换通过两个 ROS2 话题完成：

话题名称	消息类型	方向	说明
`/motion/motion_state`	`MotionState.msg`	运动管理服务 → 客户端	读取当前运动状态
`/motion/set_motion_state`	`MotionStateRequest.msg`	客户端 → 运动管理服务	发送运动状态切换请求

MotionState 消息中包含当前运动状态名称和 available_transition_motions 列表，后者列出了当前可直接切换到的目标状态。开发者发送 MotionStateRequest 消息来请求状态切换。

1.2 状态定义与列表

运动状态机是机器人所有控制接口的前置条件。大多数运动控制接口只有在机器人处于正确运动状态时才会响应，因此开发者首先需要理解状态机的定义和切换方法。

下表列出了所有可用运动状态及其含义，并标注了各机型的支持情况：

状态名称	说明	PM01	T800
`idle`	空闲，全身关节下使能	✅	✅
`passive`	阻力模式	✅	✅
`pd_stand`	PD 控制器站立	✅	✅
`rl_amp`	机械步态	✅	—
`rl_basic`	自然行走步态	✅	✅
`rl_terrain`	地形步态	✅	—
`lower_body_balance`	下肢平衡，上肢低阻尼步态（响应上肢关节控制接口）	✅	✅
`joint_bridge`	关节透传模式（响应全身关节控制接口）	✅	✅
`pd_sitground`	机器人坐着起身	✅	✅
`rl_recover_prone`	从地上趴着起来	✅	—
`rl_floor_sitting`	站立坐到地上	✅	—
`walk_server`	行走控制服务端	—	✅
`rl_mimic_supine_to_stance`	仰卧 → 站立	—	✅
`rl_mimic_prone_to_stance`	俯卧 → 站立	—	✅
`rl_mimic_stance_to_supine`	站立 → 仰卧	—	✅
`rl_mimic_sitdown_to_stance`	坐姿 → 站立	—	✅
`rl_mimic_stance_to_sitdown`	站立 → 坐下	—	✅

1.3 切换接口

通信接口：运动状态切换通过两个 ROS2 话题完成。

状态反馈话题：/motion/motion_state，消息类型：interface_protocol/msg/MotionState
切换请求话题：/motion/set_motion_state，消息类型：interface_protocol/msg/MotionStateRequest

后续小节再详细说明消息字段含义。

MotionState.msg 字段定义（来自 GitHub）：

PLAIN

string current_motion_task
string[] available_transition_motions

字段	类型	说明
`current_motion_task`	string	当前运动状态名称
`available_transition_motions`	string[]	当前可直接切换到的目标状态列表

MotionStateRequest.msg 字段定义：

PLAIN

string target_motion_name

字段	类型	说明
`target_motion_name`	string	目标运动状态名称

1.4 状态转换规则

切换前必须确保目标状态在 available_transition_motions 列表中，否则切换请求会被忽略
只需要发送一条 MotionStateRequest 消息，机器人就会开始切换
状态切换有 3 秒超时限制，超时后切换失败
某些状态之间无法直接切换，需要经过中间状态（例如从 idle 到 rl_terrain 可能需要先经过 pd_stand）。状态转换的具体限制可参看产品手册。可用的转换目标不是固定的，而是由机器人运行时通过 available_transition_motions 字段动态返回——开发者应在代码中先读取该字段，确认目标状态在列表中后再发送切换请求
QoS 配置不匹配会导致消息接收失败，务必确认订阅和发布的 QoS 一致

1.5 示例：完整切换流程

文件名：switch_to_terrain_walking_gait_example.py

本示例展示了从默认站立状态切换到目标运动状态（如下肢平衡模式）的完整流程，包括状态监听、白名单检查、切换请求和结果验证。示例以 lower_body_balance 为例，该状态在 PM01 与 T800 系列上均受支持。

运行命令：

代码示例位于 engineai_ros2_workspace/src/interface_example/scripts 目录下，切换到对应目录后再执行上述命令。

Bash

# 以下肢平衡模式为例（PM01/T800 均支持）
python3 switch_to_terrain_walking_gait_example.py --target-motion lower_body_balance

# 或使用简写
python3 switch_to_terrain_walking_gait_example.py -m lower_body_balance

程序运行流程：

初始化节点并订阅 /motion/motion_state
等待接收当前运动状态信息
检查目标状态是否在 available_transition_motions 列表中
发布状态切换请求到 /motion/set_motion_state
监控切换进度，等待切换完成或超时
完成后自动退出

最小示例（仅供逻辑参考）（基于 GitHub 脚本 switch_to_terrain_walking_gait_example.py 精简；同目录下另有 switch_to_target_motion_example.py，二者仅目标步态不同、逻辑一致。完整超时/退出/错误处理逻辑请见 GitHub 完整版本），核心逻辑是订阅状态 → 检查白名单 → 发布切换请求：

Python

import rclpy
from rclpy.node import Node
from rclpy.qos import QoSProfile, ReliabilityPolicy, DurabilityPolicy
from interface_protocol.msg import MotionState, MotionStateRequest

class MotionStateSwitcher(Node):
    def __init__(self, target_motion: str):
        super().__init__("motion_state_switcher")
        # 发布者：QoS 必须用 RELIABLE
        self._pub = self.create_publisher(
            MotionStateRequest, "/motion/set_motion_state",
            QoSProfile(depth=1, reliability=ReliabilityPolicy.RELIABLE,
                       durability=DurabilityPolicy.VOLATILE))
        # 订阅者：QoS 用 BEST_EFFORT
        self._sub = self.create_subscription(
            MotionState, "/motion/motion_state",
            self._on_state,
            QoSProfile(depth=1, reliability=ReliabilityPolicy.BEST_EFFORT,
                       durability=DurabilityPolicy.VOLATILE))
        self._target = target_motion
        self._available = []
        self.create_timer(0.1, self._tick)

    def _on_state(self, msg: MotionState):
        self._available = msg.available_transition_motions

    def _tick(self):
        if self._target in self._available:
            req = MotionStateRequest()
            req.target_motion_name = self._target
            self._pub.publish(req)
            self.get_logger().info(f"Switching to {self._target}")

rclpy.init()
node = MotionStateSwitcher("lower_body_balance")
rclpy.spin(node)

注意：完整脚本还包含超时处理、切换成功检测和完整退出逻辑，更健壮，建议实际使用时参考 GitHub 完整版本。

1.6 注意事项

确保运动控制器节点已启动，否则状态消息无法接收
状态切换需要一定时间，请耐心等待，不要重复发送请求
如果超时，请检查目标状态名称是否正确（注意大小写）
使用 Ctrl+C 可以随时中断程序
切换成功后，对应的运动控制接口才会生效（如 joint_bridge 模式下关节命令接口才可用）

📎 本章涉及的开源仓库源码文件（点击文件名跳转 GitHub）：MotionState.msg · MotionStateRequest.msg · switch_to_target_motion_example.py · switch_to_terrain_walking_gait_example.py