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TG3/docs/天工3.0本地同构臂遥操部署汇报.md

17 KiB
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天工 3.0 本地同构臂遥操部署汇报

日期：2026-08-06 设备：天工 3.0（HBWALK）+ TS1P 同构臂 + BrainCo Revo2 双灵巧手

1. 最终结果

已实现不依赖厂商“智能驾驶舱平台”配对的本地双臂、双手遥操。运行时链路为：

TS1P 同构臂
  -> EAI 原厂 xTELE
  -> tcp://127.0.0.1:5003（原始关节、按键和诊断，仅 EAI 机内）
  -> tcp://127.0.0.1:5001（xTELE 处理后的双手目标，仅 EAI 机内）
  -> 发送器仅把 5001 的 hand.position 合并到 5003 原始帧
  -> tg3-omnisocket-sender
  -> OmniSocket / KCP（UDP）
  -> 175.178.116.187:14049 公网 Hub
  -> 机器人内 tg3_local_teleop 直接接收 OmniSocket
  -> /encoder_identical_joint（双臂 14 维 JointState）
  -> 原厂 freq_change_tg3_node
  -> /arm/cmd
  -> 天工 3.0 双臂

同一个 tg3_local_teleop
  -> /left_hand/set_motor_multi
  -> /right_hand/set_motor_multi
  -> 原厂 BrainCo Revo2 双手驱动

机器人端不再设置单独的 tg3-omnisocket-receiver.service，OmniSocket 接收、校验和 ROS 发布都在 tg3_local_teleop 内完成。开发电脑不参与运行链路，只保存源码和本报告。

2. 为什么采用这条链路

2.1 保留原厂 xTELE 与机器人控制栈

TS1P 的串口/CAN、关节标定、按键、扳机和错误状态已经由原厂 xTELE 正确处理。xTELE 当前安装版本的核心模块是编译后的扩展，直接修改或替换会增加标定、按键兼容和设备安全 风险，因此保留原程序及配置，不修改其源码。

机器人端也继续使用原厂 freq_change_tg3_node、/arm/cmd、BrainCo 驱动及其默认 限位、电流、堵转和碰撞保护。本项目只在原厂已有输入接口之前增加网络桥和安全门控。

2.2 为什么链路中仍能看到 TCP

tcp://127.0.0.1:5003 和 tcp://127.0.0.1:5001 都是 xTELE 已有的本机 ZMQ 发布接口，地址为回环地址：

  • 数据不会离开 EAI 工控机；
  • 它不是 EAI 到机器人之间的网络传输；
  • 保留它可以避免修改编译后的 xTELE；
  • 真正跨机器、跨公网的部分使用 OmniSocket KCP/UDP。

如果连这段本机 TCP 也删除，就必须修改或替换原厂 xTELE，违背“不改原有代码”的约束。

2.3 为什么不直接使用原无线 UDP

普通点对点 UDP 适合同一局域网，但公网环境会遇到 NAT、地址变化、丢包、乱序和重传问题。 OmniSocket 使用固定 Peer ID 经过 KCP Hub 转发，提供有序传输、丢包重传、会话注册和统计， 因此同一套代码可通过 Wi-Fi、有线互联网运行，不要求机器人与 EAI 位于同一网段。

当前 Peer 配置：

项目 值
Hub 175.178.116.187:14049
EAI Peer ID tg3-009027fa8190-iarm
机器人 Peer ID tg3-009027fa8190-robot
EAI 本机 xTELE 原始数据 tcp://127.0.0.1:5003
EAI 本机 xTELE 处理后命令 tcp://127.0.0.1:5001（只合并 hand.position）

3. 端到端频率

不同位置的“频率”含义不同，不能只用一个数表示整条链路。

环节 频率/策略 说明
TS1P 关节采样 freq 现场约 80~92 Hz xTELE JSON 自带的左右臂/CAN采样频率；本次抓帧为 91.405 Hz，启动最低门槛为 30 Hz
xTELE ZMQ 发布 实测 98.02 Hz 连续接收 500 帧耗时 5.101 秒
xTELE 处理后命令 5001 现场约 50 Hz 只取最新有效双手目标，最大允许年龄 0.25 s
EAI OmniSocket 发送 待机 0 Hz，遥操约 98~100 Hz Z+C 3 秒后才连接并逐帧发送；STOP 刷新后关闭 Session，待机无注册/心跳
机器人 OmniSocket 接收 待机无业务帧，遥操约 100 Hz 网络状况变化时会波动；待机无帧不再被判为故障
本地桥双臂 ROS 发布 50 Hz 仅合法新会话通过启动门控后向 /encoder_identical_joint 发布
本地桥双手 ROS 发布 50 Hz 与双臂共用同一次武装；BrainCo 指令同频发布
原厂双臂频率转换 200 Hz 由原厂 freq_change_tg3_node 完成同步、滤波并输出 /arm/cmd
BrainCo 状态反馈 30 Hz 原厂 brainco_hand.yaml 的 publish_hz

这里的 98~100 Hz 是现场测量值而非硬实时保证；公网延迟、Hub 负载和系统调度都会造成 小幅波动。控制桥以“最新帧”为准，不排队回放旧动作。

4. 数据格式

4.1 xTELE 原始 JSON

xTELE 每帧发布 UTF-8 JSON。现场帧的结构如下（数值仅作格式示例）：

{
  "timestamp": 1786018731538,
  "isomorphic_arm_id": "IArm009027FA8190",
  "isomorphic_arm_type": "TS1P",
  "arm": {
    "position": {
      "left":  [0.021, 0.021, 0.499, -0.153, -0.442, 0.183, 0.060],
      "right": [-0.021, -0.003, -0.683, -0.206, 0.874, 0.069, -0.160]
    }
  },
  "hand": {"position": {"left": 0.0, "right": 0.0}},
  "waist": {"position": 0.236},
  "servo_error": {
    "left": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
    "right": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
    "waist": [0]
  },
  "freq": {"left": 91.405, "right": 91.405, "waist": 91.405},
  "button": {
    "left":  [0, 0, 0, 0, 0],
    "right": [0, 0, 0, 0, 0]
  },
  "trigger": {"left": 0.0, "right": 0.0},
  "joycan_error": [0, 0]
}

原帧还包含 scroll、joystick、button_joystick、button_wheel、vibration_mode、 total_current 和 total_power。发送端保留 5003 的双臂、按键、诊断等字段，只用 5001 同一时刻的处理结果替换 hand.position，并增加 tg3_transport 来源标记。机器人桥仅消费 本项目所需字段：

  • arm.position.left/right：左右各 7 个关节，单位为弧度；
  • hand.position.left/right：未选择组合手势时为 0~1 扳机开合量；选择手势后可为厂家 xTELE 生成的 6 维 BrainCoRevo2 归一化目标；
  • button.left/right：左侧顺序以 X/Y/Z 开头，右侧以 A/B/C 开头；索引 2 即 Z/C；
  • servo_error、joycan_error 和 freq：启动与运行安全门控；
  • isomorphic_arm_id/type：设备身份校验。

腰、头、腿和行走数据不由本桥控制。

4.2 OmniSocket 二进制封包

EAI 在原 JSON 前增加 24 字节网络序头部，格式为 !4sQQI：

偏移 长度 类型 含义
0 4 bytes 固定魔数 TG3A
4 8 uint64 单调递增序列号
12 8 uint64 EAI 发送时间 time.time_ns()
20 4 uint32 后续 JSON 字节长度
24 可变 bytes 原始 UTF-8 JSON

JSON 内的 tg3_transport 由 EAI sender 强制覆盖，包含协议版本 2、128-bit 随机 session_id、会话内递增 session_seq 和 session_state=start|active|stop。START 连续发送 50 个源帧，机器人对每个 ID 只执行一次启动安全检查；STOP 是最后一个业务帧。 旧 ID、缺少 START 的 ACTIVE、错 ID 的 STOP 或伪造的源 metadata 均不能武装机器人。

单帧 JSON 上限为 1 MiB。机器人端依次检查发送 Peer、消息类型、魔数、长度、JSON 结构、设备 ID、序列号和包龄。由于 EAI 与机器人系统时钟可能存在固定偏差，包龄使用 “当前包原始年龄减去本会话最小年龄”的相对值；额外排队超过 300 ms 的包会被丢弃。

4.3 ROS 双臂格式

机器人桥发布 sensor_msgs/msg/JointState：

  • Topic：/encoder_identical_joint；
  • header.frame_id：tg3_local_teleop；
  • name：left_joints_0..6、right_joints_0..6；
  • position：14 个弧度值，先左臂后右臂；
  • velocity：14 个零值，保持原厂位置控制路径。

原厂节点继续负责转换为电机 11..17、21..27 的 /arm/cmd。

4.4 BrainCo 双手格式

双手分别发布：

  • /left_hand/set_motor_multi；
  • /right_hand/set_motor_multi；
  • 类型：brainco_hand_msgs/msg/SetMotorMulti；
  • mode=5（位置 + 期望时间）；
  • positions：6 个 1~1000 位置值；
  • durations：6 个 800 ms；
  • speeds/currents/pwms：均为 0，由原厂位置+时间模式处理。

一维扳机值映射如下：

扳机 含义 六电机目标
0 现场实测默认打开位 [401, 401, 51, 51, 51, 51]
1 保守常规闭合抓握 [900, 500, 451, 520, 520, 451]

中间值线性插值。手部从机器人实测位置开始，每秒最多变化 400 个位置单位。BrainCo 状态 0=空闲、1=运动、2=接触/堵转或到限位、3=持续力 均为原厂正常状态； 仅状态失联或未知/非法值会触发本地停止，原厂电流、堵转和限位保护保持不变。

xTELE 已注册的手势组合键由工控机原程序负责短按/长按、互斥和手势编号判定。选中手势后， 5001 的 hand.position.left/right 会变为 6 维数组，机器人桥直接换算为 BrainCo 的 1~1000 位置值；本项目不再在机器人端复刻组合键状态机。5002 的日志、帮助、RGB/D、 关节浮层等 webui 事件不发送到机器人；腰和头不接入本地桥。HBWALK 行走使用 5003 传输的原始右 C 与左摇杆；遥操开启后按键和摇杆在下一个 50 Hz 周期即时解析并发布 geometry_msgs/msg/TwistStamped 到 /hric/robot/cmd_vel，不再叠加第二个 3 秒计时。

5. 启停、回 Home 与安全逻辑

5.1 操作方式

  1. 机器人进入 HBWALK，状态为 running；
  2. 两个扳机先松开；
  3. 同时长按左 Z + 右 C 3 秒，EAI 生成 START 会话并开始发送，机器人通过启动门控后 启动双臂和双手跟随；
  4. 左扳机控制左手，右扳机控制右手，松开为张开、扣下为闭合；
  5. 行走时按住右 C 并推出左摇杆即刻响应；上下为前后、左右为转向；
  6. 松开 C 或摇杆回中立即停走，再次操作无需重新等待；
  7. 再次长按左 Z + 右 C 3 秒发送 STOP；STOP 后 EAI 不再发送 xTELE 业务数据；
  8. 停止后双臂以 0.25 rad/s 限速返回现场保存的 Home 姿态，手保持最后目标。

行走以 50 Hz 发布，死区为 0.2，二次曲线，并按官方半身行走 Topic 范围限制为前进 1.0 m/s、后退 0.8 m/s、转向 0.8 rad/s； 停止时立即发零速并补发 10 帧。已安装的 xTELE 0.1.2 没有注册右侧同手 C+A，所以 本地桥也不猜测其含义、不对它执行状态切换。

服务随系统自动启动只代表“等待数据并监测”，不会自动武装，也不会绕过物理长按。

5.2 本地门控

启动前要求：

  • 当前状态和子状态均为 HBWALK，运行状态为 running；
  • xTELE 数据新鲜，设备 ID/type 正确，采样频率不低于 30 Hz；
  • 同构臂 CAN、双臂电机反馈无错误；
  • BrainCo 双手状态反馈新鲜且完整；
  • 启动瞬间 14 个同构臂目标位于天工 3.0 文档关节范围内；
  • 没有检测到第二路云端/外部手臂或灵巧手命令源。

自定义关节目标限位只在启动时检查；采集/跟随期间不重复增加该限位。运行时仍持续检查 HBWALK、数据失联、CAN/电机错误和命令源冲突，原厂默认保护没有修改。

首次启动时，双臂限速器从机器人实时关节位置开始，双手限速器从实时手指位置开始， 避免第一帧直接跳到同构臂目标。

5.3 断线处理

  • 活动会话的同构臂输入超过 0.25 s 未更新：立即解除武装并停止发布；
  • 活动会话超过 2 s 仍没有新帧才重建机器人接收进程；待机或 STOP 后无业务帧是正常状态；
  • 只有匹配的操作员 STOP 触发自动 Home，意外断网只停控；Home 继续依赖机器人反馈， 不再依赖已经停止的 EAI 数据；
  • 公网 Hub 重启后，建议重启 EAI 发送服务以清空 KCP 旧队列：
systemctl --user restart tg3-omnisocket-sender.service

本次服务器恢复后重启发送服务，KCP 状态恢复为反馈约 6 ms、发送队列 0；机器人随后恢复 约 100 Hz 收包并通过安全门控。

6. EAI 工控机上完成的操作

运行账号：eai

  1. 保留原厂目录 /home/eai/dev/sysEAI、xtele_main.py、TS1P 标定和 /home/eai/.config/xhumanoid/xtele/default.toml，未修改原厂控制源码；
  2. 确认系统级 xtele-monitor.service 已启用并运行，它调用原有 /home/eai/dev/sysEAI/start_xtele.sh；
  3. 部署 OmniSocketGo Python 运行库到 /home/eai/OmniSocketGo；
  4. 新增 /home/eai/tg3_omnisocket_transport/omnisocket_xtele_sender.py：
    • 订阅 tcp://127.0.0.1:5003 原始帧；
    • 订阅 tcp://127.0.0.1:5001 处理后命令，只提取双侧 hand.position；
    • 在 EAI 本机用 Z+C 连续 3 秒生成唯一 START/STOP 会话；待机仍读本地数据但不上公网；
    • 保留 5003 的双臂、按键、摇杆和 CAN/舵机诊断，用 5001 的厂家手势目标覆盖双手字段；
    • 只保留最新帧；
    • 添加 TG3A 头部；
    • 仅在 START 到 STOP 之间发送到机器人 Peer，并写入不可伪造的 protocol/session 元数据；
    • 输出 status.json 统计；
  5. 新增并启用用户服务 /home/eai/.config/systemd/user/tg3-omnisocket-sender.service，设置 Restart=always；
  6. 服务器恢复后重启上述发送服务，清除了断线期间 KCP 积压；
  7. 删除的仅是此前由本项目写入、现已废弃的接收代理/旧服务；未删除任何原厂代码。

常用检查命令：

systemctl status xtele-monitor.service
systemctl --user status tg3-omnisocket-sender.service
cat /home/eai/tg3_omnisocket_transport/status.json

7. 机器人上完成的操作

运行账号：nvidia，地址：192.168.41.2

  1. 部署 OmniSocketGo Python 运行库到 /home/nvidia/OmniSocketGo；
  2. 新增 /home/nvidia/tg3_local_teleop，主要文件为：
    • tg3_local_teleop.py：OmniSocket 接收、校验、ROS 双臂/双手发布、安全门控、 断线看门狗和回 Home；
    • config.toml：Peer、频率、话题、关节范围、手部映射和 Home 姿态；
    • run.sh、status.sh、home.sh：运行、状态和回 Home 命令；
    • status.json：实时状态；
  3. 新增并启用用户服务 /home/nvidia/.config/systemd/user/tg3-local-teleop.service；
  4. 将 OmniSocket 接收直接集成进 tg3_local_teleop，不再经过机器人本机 ZMQ/TCP 接收代理；
  5. 删除本项目此前创建的旧 tg3-omnisocket-receiver.service 和无用代理代码；
  6. 接入原厂 /encoder_identical_joint 和 freq_change_tg3_node 完成双臂控制；
  7. 根据机器人实际配置 left_hand_type/right_hand_type=brainco，接入 BrainCo /set_motor_multi 与 /motor_status 完成双手控制；未修改原厂手型配置；
  8. 保存当前真实双臂姿态为 Home，而不是把 14 个关节归到电机零位；
  9. 加入服务器断线后的 2 秒进程级自动重连看门狗；
  10. 历次部署前均在未武装状态检查，旧版本备份只包含本项目文件；未删除或覆盖原厂程序。

常用检查命令：

systemctl --user status tg3-local-teleop.service
cat /home/nvidia/tg3_local_teleop/status.json

cd /home/nvidia/tg3_local_teleop
./home.sh status
./home.sh start
./home.sh cancel

home.sh start 会驱动机器人双臂，执行前必须确认防护、活动空间和急停。

8. 当前保留与未修改内容

  • 原厂 xTELE、TS1P 串口/CAN、按键和标定逻辑未修改；
  • 原厂 freq_change_tg3_node、/arm/cmd 及其默认限位未修改；
  • 原厂 BrainCo 驱动、手型配置、电流/堵转/限位保护未修改；
  • 原有代码没有删除；清理范围仅限本项目早期写入的旧代理和旧服务；
  • 本地开发电脑没有部署运行服务，不是遥操链路中的单点依赖。

9. 验收结论与参考资料

现场已完成以下验证：

  • 待机时 EAI 本地 frames_received 增长而 frames_sent 保持不变；START 后机器人稳定 收到约 100 Hz 数据，STOP 后再次归零；
  • 左右 Z/C 长按启停正常，服务不会自行武装；
  • 双臂在 HBWALK 下正常跟随，停止后按限速逻辑返回保存的 Home；
  • 左右扳机分别输出 0~1，双灵巧手开合、限速和 BrainCo 运动状态处理正常；
  • 工控机 5001 双手语义帧已通过 OmniSocket 合并发送，实测无畸形帧、无字段丢失；
  • 服务器断开时机器人停止发布，服务器恢复并重建会话后可继续工作。

参考资料：

  • 用户提供的《具身天工 3.0 + SDK + 文档（26.04.x）》；
  • 机器人已安装的 brainco_hand_msgs、brainco_hand.yaml 和 BrainCo 示例；
  • BrainCo Hand 官方 SDK 文档；
  • /home/eai/OmniSocketGo/README.md 及本项目实际运行统计；
  • 本项目 omnisocket_xtele_sender.py、tg3_local_teleop.py 和 config.toml。

后续迁移步骤、IP/Peer 修改表和新机器人验收流程见 《天工3.0本地同构臂遥操迁移部署指南.md》。

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