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yunxiao.zhu 5193f537b0 ✨ feat(planning): 添加离线飞拍规划能力

* 固化离线飞拍轨迹加载、保存和规划结果。

* 真机初始化失败时保留模型加载后的离线规划能力。

* 更新状态接口、调试页和回归测试覆盖。

2026-06-24 11:40:07 +08:00

8.3 KiB

Raw Blame History

FANUC Field Runtime Workflow

本文档记录当前现场主链路的 HTTP 调用顺序，以及每一步在 FANUC 三条真机通道上的动作。它替代旧 ControllerClient 工作流说明；旧 50001/TCP+JSON 入口不再作为运行目标。

1. 初始化

推荐使用聚合端点完成当前现场的一次性初始化：

POST /init_mpc_robot
{
  "robot_name": "FANUC_LR_Mate_200iD",
  "robot_ip": "192.168.10.11"
}

该端点内部顺序：

SetUpRobot(robot_name)：加载机器人配置、关节限制和伺服周期，状态进入 OfflineReady。
Connect(robot_ip)：依次建立 TCP 10010 状态通道、TCP 10012 命令通道、UDP 60015 J519 运动通道。
EnableRobot(8)：启动 RVBUSTSM 和 J519 运动循环，成功后进入 RealReady。

连接或使能失败时接口返回 400，但模型保持加载，状态进入 OfflineReady；只有模型加载失败才进入 ModelLoadFailed。

也可以使用拆分端点按同样顺序调用：

POST /setup_robot/?robot_name=FANUC_LR_Mate_200iD
POST /connect_robot/?ip=192.168.10.11
GET  /enable_robot/?buffer_size=8

2. 参数设置

规划约束参数：

当前现场抓包已经确认，50001/TCP+JSON 的 ExecuteFlyShotTraj(save_traj=true,use_cache=false) 请求不会显式携带 JointLimits / acc_limit / jerk_limit / velocity / acceleration / jerk。因此新系统把规划约束分成两层处理：

旧 RobotConfig.json 中已有的 acc_limit / jerk_limit 继续作为模型加载时的基础倍率。
若旧系统导出的 JointTraj.txt 明显比当前 C# 规划更慢，使用 replacement-only 的内部校准参数限制规划阶段加速度，设计字段为 planning_acceleration_scale。

planning_acceleration_scale 只影响 JointTraj.txt 这类规划结果时间轴，不下发到 FANUC 控制柜，也不改变 J519 发送周期。若需要临时整体验证，也可以使用当前已有的 planning_speed_scale，但它是新系统兼容开关，不是旧抓包中出现的字段。

速度倍率：

POST /set_speedRatio/
{ "speed": 0.7 }

真机模式下会通过 TCP 10012 下发 0x2207 SetSpeedRatio，同时运行时保存当前倍率。speed_ratio 是执行期倍率，不参与 IsFlyShotTrajValid / SaveTrajInfo / ExecuteFlyShotTraj(save_traj=true) 的规划时长计算。J519 执行时仍按机器人 8ms 节拍更新目标，speed_ratio 只缩放原轨迹采样时间：

t_send = k * 0.008
t_traj = t_send * speed_ratio
send_count = floor(duration / (0.008 * speed_ratio)) + 1

TCP 和普通 IO：

POST /set_tcp/              body: { "x": 0, "y": 0, "z": 0 }
GET  /get_tcp/
POST /set_io/?port=7&value=true&io_type=DO
GET  /get_io/?port=7&io_type=DO

飞拍触发 IO 不走独立 TCP 10012 SetIO，而是嵌入 UDP 60015 J519 命令包的 write_io_type/index/mask/value 字段。

3. 点到点 MoveJoint

POST /move_joint/
{ "joints": [0.8532358, 0.03837953, -0.19235304, 0.0071595116, 0.109054826, 0.040055145] }

MoveJoint 不再直接把最终关节写成单个 J519 目标，而是按现场抓包确认的 PTP 临时轨迹执行：

从当前运行时状态读取当前关节坐标，单位为 rad。
以当前关节和目标关节构造关节空间直线。
用五次 smoothstep 10u^3 - 15u^4 + 6u^5 生成起停平滑的进度。
真机执行时仍由 J519 层把 rad 转成 deg，并按当前 speed_ratio 重采样。

已确认抓包按响应 status=15 运动窗口统计：

抓包	speed_ratio	运动窗口点数	运动窗口时长
`2026042802-mvpoint.pcap`	1.0	40	约 0.312s
`2026042802-mvpoint0.7.pcap`	0.7	55	约 0.432s
`2026042802-mvpoint0.5.pcap`	0.5	77	约 0.608s

抓包命令流在运动窗口前后还会持续发送保持不变的起点/终点目标；功能复刻以 status=15 运动窗口为点数口径，并把最后一个采样点压到目标关节。实际目标几乎严格位于“起点 -> 终点”的同一条关节空间直线上，speed_ratio 体现为 J519 发送时间轴上的减速重采样，而不是改变路径形状。

4. 飞拍轨迹

飞拍资产固定保存在 Config/RobotConfig.json。上传、列出和删除不要求模型已加载，也不要求真机连接；setup_robot 不会清空已上传轨迹。

上传：

POST /upload_flyshot/
{
  "name": "UTTC_MS11",
  "waypoints": [[...]],
  "shot_flags": [false, true],
  "offset_values": [0, 0],
  "addrs": [[1, 3]]
}

校验：

POST /is_flyShotTrajValid/
{
  "name": "UTTC_MS11",
  "method": "self-adapt-icsp",
  "save_traj": false
}

离线生成最终发送轨迹：

POST /save_traj_info/
{
  "name": "UTTC_MS11",
  "method": "self-adapt-icsp"
}

该接口只要求模型已加载，不要求连接或使能。响应包含规划时长、最终发送时长、关键/稠密点数量、完整最终 8ms 点列、IO mask/value、ShotEvents、触发采样点绑定和全部导出文件绝对路径。/debug 中的“离线飞拍规划”面板提供同一能力，并明确不会向机器人发送命令。

执行：

POST /execute_flyshot/
{
  "name": "UTTC_MS11",
  "move_to_start": true,
  "method": "self-adapt-icsp",
  "save_traj": false,
  "use_cache": true,
  "wait": true
}

执行链路：

从上传缓存读取 waypoint、shot flag、offset、IO 地址组。
使用 icsp 或 self-adapt-icsp 规划关节轨迹；规划阶段先应用 acc_limit / jerk_limit，再应用 replacement-only 的规划加速度校准参数。
生成 TrajectoryDoEvent，把拍照触发绑定到轨迹时间。
若 move_to_start=true，先从运行时当前关节位置生成临时 PTP 稠密轨迹移动到规划轨迹起点，并等待运行时 IsInMotion=false 后再启动飞拍轨迹，避免第一帧 J519 目标从当前位置跳到起点。
把规划输出的 rad 连续轨迹构建为最终 8ms 发送队列并转成 deg；离线规划和真机执行复用同一份结果。
若 wait=true，正式飞拍轨迹启动后继续等待运行时 IsInMotion=false，机器人执行完整条飞拍轨迹后 HTTP 才返回；wait=false 时启动后立即返回。
启动前若已有 J519 响应且 accept_cmd 或 sysrdy 未就绪，则拒绝执行。
周期命令中嵌入 IO 脉冲；当前 UTTC 抓包确认 mask 集合为 10/12/14，共 17 个 set 脉冲和 17 个 clear 帧。

method="doubles" 当前明确返回未实现；现场主链路使用 icsp / self-adapt-icsp。

5. 停止与断开

GET  /stop_move/
GET  /disable_robot/
POST /disconnect_robot/

真机运行时：

正常飞拍、MoveJoint、MovePose 结束时，默认在 J519 队列末尾追加 LastData=1 结束帧；结束帧发出后进入仅监控状态，继续接收 J519 状态包，不再回发保姿命令。
StopMove() 取消当前稠密轨迹生成任务并走强制停止路径，可停止 J519 状态包驱动发送。
DisableRobot() 发送 J519 packet type 2 状态输出停止包，然后 StopProg("RVBUSTSM")。
Disconnect() 关闭状态、命令和 J519 三条通道，并清理本地运行状态。

6. 现场抓包覆盖

tests/Flyshot.Core.Tests/UttcJ519GoldenTests.cs 直接解析以下抓包并与 Rvbust/uttc-20260428/Data/JointDetialTraj.txt 对比：

抓包	速度	运行 J519 点数	发送时长
`2026042802-0.5.pcap`	0.5	1851	14.800309s
`2026042802-0.7.pcap`	0.7	1322	10.568313s
`2026042802-1.pcap`	1.0	926	7.400125s

测试同时检查：

主运行窗口命令序号连续，无重复 seq；J519 客户端单元测试覆盖按最新 status sequence 回发命令。
响应 status=15 段覆盖主运行窗口，响应相对命令滞后 2 到 8 帧。
实发点位相对重采样期望的全局 RMS 小于 0.012deg，最大绝对误差小于 0.07deg。
历史抓包主运行窗口 lastData=0；当前实现默认在生成的新 J519 队列末尾追加一帧 LastData=1 结束命令，随后保留状态监控且不发送 packet type 2。packet type 2 仅用于禁用、异常停止、断开等强制停止路径；如现场需要旧保持行为，可通过内部开关关闭结束帧路径。
IO 脉冲数量和 mask 集合 10/12/14 与抓包一致。

8.3 KiB Raw Blame History Unescape Escape