Franka Robot 错误处理

使用 FCI 时，您会遇到多种错误，这些错误可能是由于用户发送的不合规命令、通信问题或机器人行为而导致的。以下小节详细介绍了最相关的错误。有关完整列表，请查看 API文档。

请注意，发生错误后，您可以自动清除错误并继续使用该franka::Robot::automaticErrorRecovery()命令运行程序，无需用户干预。继续之前请检查异常字符串，以确保错误不是严重错误。

某些错误也可以通过切换外部激活设备或使用 Desk 中的错误恢复按钮手动清除。

由于不符合指令值而导致的错误

如果用户发送的命令值不符合接口要求，则会出现下列错误之一：

• 由于运动发生器的初始值错误而导致的错误：

• • joint_motion_generator_start_pose_invalid

  • cartesian_position_motion_generator_start_pose_invalid

  • cartesian_motion_generator_start_elbow_invalid

  • cartesian_motion_generator_elbow_sign_inconsistent

这些错误表明当前机器人值与用户发送的初始值之间存在差异。要修复这些错误，请确保控制回路从机器人状态下观察到的最后一个命令值开始。例如，对于关节位置接口：

double time{0.0};
robot.control(
 [=, &time](const franka::RobotState& robot_state, franka::Duration period) -> franka::JointPositions {
   time += period.toSec();
   if (time == 0) {
     // Send the last commanded q_c as the initial value
     return franka::JointPositions(robot_state.q_c);
   } else {
     // The rest of your control loop
     ...
   }
 });

由于使用关节位置/速度运动生成器时违反位置限制：

joint_motion_generator_position_limits_violation而产生的错误，将产生。解决此错误应该很简单：确保您发送的值在 限制范围内。笛卡尔接口对逆运动学后产生的关节信号也有限制：

cartesian_motion_generator_joint_position_limits_violation如果控制的逆运动学求解器产生超出限制的关节配置，则会触发 。

由于速度限制违规和不连续性错误而导致的错误，指的是 加速度和/或加速度限制违规。如果您使用关节运动发生器，可能的错误是：

• joint_motion_generator_velocity_limits_violation

• joint_motion_generator_velocity_discontinuity （违反加速度限制）

• joint_motion_generator_acceleration_discontinuity（违反冲击极限）

如果使用笛卡尔坐标系，可能出现的错误是：

笛卡尔极限：

• cartesian_motion_generator_velocity_limits_violation

• cartesian_motion_generator_velocity_discontinuity（违反加速度限制）

• cartesian_motion_generator_acceleration_discontinuity（违反冲击极限）

逆运动学后的关节限制

• cartesian_motion_generator_joint_velocity_limits_violation

• cartesian_motion_generator_joint_velocity_discontinuity （违反加速度限制）

• cartesian_motion_generator_joint_acceleration_discontinuity（违反冲击极限）

为了减轻速度违规或不连续性错误，请确保您命令的信号不违反限制。对于每个运动发生器，控制使用向后欧拉来区分用户发送的信号。例如，如果使用关节位置运动发生器，在时间𝑘<span><span>用户发送命令𝑞𝑐,𝑘<span><span>，由此产生的速度、加速度和加速度将是：

  注意𝑞𝑐,𝑘−1,𝑞˙𝑐,𝑘−1<span><span>和 𝑞¨𝑐,𝑘−1<span><span>总是以机器人状态返回给用户𝑞𝑑,𝑞˙𝑑<span><span>和 𝑞¨𝑑<span><span>这样，即使在数据包丢失的情况下，您也可以提前计算出结果导数。

最后，对于扭矩接口，扭矩率限制违规会触发错误：

• controller_torque_discontinuity

控制系统还利用反向欧拉法计算扭矩率，即 

。用户先前命令的期望扭矩也会在机器人状态中发送回𝜏𝑑, 因此即使在数据包丢失的情况下，您也可以提前计算最终的扭矩率。

<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">libfranka自版本以来，速率限制器0.4.0会修改用户发送的信号，使其符合所有这些限制（逆运动学之后的关节限制除外）。您可以查看include/franka/rate_limiting.h和 src/rate_limiting.cpp获取有关如何计算所有接口的结果速度、加速度和加速度的示例代码。我们再次强调，对不连续信号使用速率限制很容易导致不稳定的行为，因此请确保您的信号足够平滑，然后再启用此稳健性功能。

由于沟通问题导致的错误

如果在实时循环期间，控制在 20 个周期（即 20 毫秒）内未收到任何数据包，您将收到错误communication_constraints_violation。请注意，如果您的连接出现间歇性丢包，它可能不会停止，但即使您的源信号符合接口规范，它也可能触发不连续错误。在这种情况下，请查看我们的故障排除部分 ，并考虑启用信号处理功能 以提高控制循环的稳健性。

机器人行为错误

这些监控功能并不符合任何安全规范，也不能保证用户的安全。它们仅用于帮助研究人员开发和测试他们的控制算法。

反射误差: 如果估计的外部扭矩𝜏^𝑒𝑥𝑡<span><span>或力量&nbsp;𝑂𝐹^𝑒𝑥𝑡<span><span>超过配置的阈值，将分别触发cartesian_reflex或 joint_reflex错误。您可以使用 non realtime 命令配置阈值franka::Robot::setCollisionBehavior。

<span class="math notranslate nohighlight"><span><span><span><span>如果您希望机器人与环境接触，则必须将碰撞阈值设置为更高的值。否则，一旦您抓住物体或推向表面，就会触发反射。此外，如果阈值较低，没有接触的非常快速或突然的运动可能会触发反射；外部扭矩和力只是估计值，根据机器人配置，这些值可能不准确，尤其是在高加速阶段。您可以通过观察来监控它们的值𝜏^𝑒𝑥𝑡<span><span>和𝑂𝐹^𝑒𝑥𝑡<span><span>&nbsp;处于机器人状态。

<span class="math notranslate nohighlight"><span><span><span class="math notranslate nohighlight"><span class="math notranslate nohighlight"><span><span><strong>自防碰撞</strong><span><span>。如果机器人达到接近自碰撞的配置，则会触发错误 <span style="color: #ff0000;"><strong>self_collision_avoidance_violation</strong>

<span class="math notranslate nohighlight"><span><span><span class="math notranslate nohighlight"><span class="math notranslate nohighlight"><span><span><span><span><span style="color: #ff0000;"><strong>此错误不能保证机器人在任何配置和速度下都能防止自碰撞。如果使用扭矩接口，以全速驱动机器人，机器人可能会自碰撞。</strong>

• 如果达到扭矩传感器的极限tau_j_range_violation， 将触发。这并不能保证传感器在任何高扭矩相互作用或运动后不会损坏，但旨在防止部分损坏。

• 如果达到允许的最大功率power_limit_violation，将触发。它将阻止机器人移动并继续控制循环。如果达到关节或笛卡尔极限，您将分别得到joint_velocity_violation或一个cartesian_velocity_violation错误。

• 如果达到关节或笛卡尔极限，您将分别得到joint_velocity_violation或一个cartesian_velocity_violation错误。