1.1 接口概述
关节命令与全身控制接口是机器人运动控制的最底层接口，通过 /hardware/joint_command 话题直接发送关节级控制指令（位置、速度、力矩），并通过 /hardware/joint_state 话题读取关节状态反馈。该接口是 PD 控制器站立、RL 策略部署等高级控制实现的基础。
协议说明中的「关节命令/状态接口」和「全身关节控制接口」使用同一组话题和消息，前者侧重消息字段定义，后者侧重参数和力矩公式，此处合并阐述。
1.2 消息字段
通信接口：
| 话题名称 | 消息类型 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|---|
/hardware/joint_command | JointCommand.msg | 客户端 → 关节控制器 | 发送关节控制消息 |
/hardware/joint_state | JointState.msg | 关节控制器 → 客户端 | 读取关节状态反馈 |
JointCommand 消息包含以下参数：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
position | 关节目标位置 [rad]，按模型关节顺序排列 |
velocity | 关节目标速度，按模型关节顺序排列 |
feed_forward_torque | 前馈力矩 [N·m] |
torque | 暂不支持 |
stiffness | 刚度 kp [N·m/rad] |
damping | 阻尼 kd [N·m·s/rad] |
parallel_parser_type | 并联关节解析器类型：0 = CLASSIC_PARSER（经典解析器），1 = RL_PARSER（强化学习解析器） |
JointState.msg 字段定义（完整定义见 GitHub 消息目录）：
PLAIN |
| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
position | float64[] | 当前关节位置（弧度） |
velocity | float64[] | 当前关节速度（rad/s） |
torque | float64[] | 当前关节力矩（N·m） |
关节总力矩由以下公式计算：
PLAIN |
其中 position 对应公式中的 q_cmd（目标位置），stiffness 对应 kp，damping 对应 kd；q 和 qd 为当前关节位置和速度，从 /hardware/joint_state 读取。所有数组长度必须与机器人总关节数 num_total_joints 一致。
1.3 控制频率与 QoS
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 推荐控制频率 | 100~500 Hz |
| QoS 策略 | Best Effort（以减少延迟） |
| 数组长度 | 所有数组必须等于机器人总关节数 |
| 关节索引 | 从 0 开始 |
| 轨迹插值步数 | 影响运动平滑度，步数越多越平滑 |
1.4 前置条件
必须先切换到 joint_bridge（关节透传）模式，关节命令接口才会响应。切换方式见第1章。
| 运动模式 | 手柄按键 |
|---|---|
| 关节透传模式（joint_bridge） | [BACK, A] |
1.5 示例A：PD 控制器站立
本示例从 YAML 配置文件读取目标位置和控制参数，生成平滑的关节轨迹，并以 500 Hz 高频率发送控制命令，实现精确的关节位置控制。
运行命令：
Bash |
配置文件格式（YAML，示例文件见 GitHub 配置目录）：
PM01（24 自由度）
YAML |
T800 开发版（25 自由度）
YAML |
T800 Pro（43 自由度，含灵巧手）
YAML |
三个机型的关节分组数量不同（PM01/T800 为 6 组，T800 Pro 为 8 组，含左右灵巧手各 7 个关节），请按所用机型选择对应配置文件。
线性插值算法：对于每个关节，按以下公式生成平滑轨迹：
PLAIN |
这保证了从起始位置到目标位置的平滑线性过渡。
1.6 示例B：RL 策略部署
启动文件：rl_basic_example.launch.py（位于 GitHub 示例目录）
本示例展示了如何部署一个强化学习全身控制策略。与 PD 控制器站立不同，RL 策略的关节命令不是来自 YAML 配置文件，而是由策略网络根据多传感器观测实时计算。
通信接口：
| 话题名称 | 消息类型 | 方向 |
|---|---|---|
/hardware/joint_command | JointCommand.msg | 客户端 → 关节控制器 |
/hardware/joint_state | JointState.msg | 关节控制器 → 客户端 |
/hardware/gamepad_keys | GamepadKeys.msg | 传感器 → 客户端 |
/hardware/imu_info | ImuInfo.msg | 传感器 → 客户端 |
运行命令：
Bash |
操作流程：
- 机器人进入 PD 站立模式（
pd_stand），站立在平坦空旷的地方，注意安装吊架保护 - 对周围 3 米进行人员清场
- 进入关节桥接模式（
joint_bridge） - 命令行运行 launch 文件
- 实验结束后回到 PD 站立或 Passive 模式
1.7 示例C：灵巧手虚握拳
文件名：t800pro/loose_fist_example.py
本示例展示了使用T800Pro机器人的三指灵巧手，完成虚握拳的动作，以及从虚握拳动作回到伸直状态。可支持单独的左手、右手控制和双手同时控制。
运行命令：
Bash |
操作流程：
- 机器人进入 PD 站立模式（
pd_stand），站立在平坦空旷的地方，注意安装吊架保护 - 对周围 3 米进行人员清场
- 进入关节桥接模式（
joint_bridge） - 命令行执行脚本，建议测试过程中吊起机器人，谨防摔倒损坏零部件
1.8 两种实现路径对比
| 对比维度 | PD 控制器站立 | RL 策略部署 |
|---|---|---|
| 控制目标 | 保持固定目标关节位置 | 部署强化学习策略，实现全身运动 |
| 核心算法 | 线性插值 + PD 位置伺服 | 强化学习策略网络 |
| 命令来源 | YAML 配置文件 | 策略网络根据观测实时计算 |
| 所需输入 | 仅需关节状态反馈 | 关节状态 + 手柄 + IMU |
| 控制频率 | 500 Hz | 策略推理帧率决定（≤500 Hz） |
| 安全要求 | 目标位置在安全范围内 | 平坦空旷、吊架保护、3 米清场 |
| 适用场景 | 静态姿态保持、桥接测试 | 动态全身运动、RL 策略验证 |
两者的共同点：都需要进入 joint_bridge 模式，都通过 /hardware/joint_command 发布命令，都需要确保硬件接口节点已启动。
1.9 注意事项
- 必须进入
joint_bridge模式后才能发送关节命令，进入前不要运行示例程序 - 控制频率必须足够高以保证控制稳定性，推荐 100~500 Hz
- 所有数组长度必须等于机器人总关节数
kp（stiffness）和kd（damping）参数需要根据关节特性调整，过高的刚度可能导致系统震荡- 目标位置必须在关节的安全运动范围内
- 500 Hz 高频控制对系统性能有一定要求
- 使用 Ctrl+C 可以安全退出，建议等待运动完成
- RL 策略部署实验结束后，应回到 PD 站立或 Passive 模式
📎 本章涉及的开源仓库源码文件（点击文件名跳转 GitHub）：GamepadKeys.msg · ImuInfo.msg