Documentation Index
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教程 03：模式切换与控制
四种控制模式
| 模式 | 适合场景 | 可控制参数 |
|---|
| MIT | 最灵活，可调软硬 | 位置、速度、刚度、阻尼、力矩 |
| POS_VEL | 简单位置控制 | 位置、最大速度 |
| VEL | 持续旋转 | 速度 |
| FORCE_POS | 柔顺控制、夹爪 | 位置、最大速度、力比例 |
如何选择模式？
你想做什么？
│
├── 精确控制位置，想调整"硬度"
│ └── MIT 模式
│
├── 简单的点到点运动
│ └── POS_VEL 模式
│
├── 让电机一直转（传送带、轮子）
│ └── VEL 模式
│
└── 做夹爪，需要力控制
└── FORCE_POS 模式
步骤一：导入 Mode 枚举
from motorbridge import Controller, Mode
| 枚举 | 值 | 说明 |
|---|
Mode.MIT | 1 | MIT 模式，最灵活 |
Mode.POS_VEL | 2 | 位置-速度模式 |
Mode.VEL | 3 | 纯速度模式 |
Mode.FORCE_POS | 4 | 力位置模式 |
步骤二：切换模式
使用 ensure_mode() 切换到目标模式：
# 切换到 MIT 模式，超时 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.MIT, timeout_ms=1000)
# 切换到位置-速度模式
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, timeout_ms=1000)
# 切换到速度模式
motor.ensure_mode(Mode.VEL, timeout_ms=1000)
# 切换到力位置模式
motor.ensure_mode(Mode.FORCE_POS, timeout_ms=1000)
| 参数 | 类型 | 默认值 | 说明 |
|---|
mode | Mode | 必填 | 目标控制模式 |
timeout_ms | int | 1000 | 切换超时时间（毫秒） |
- 正常情况：1000ms（1秒）足够
- 如果通信不稳定：可以增加到 2000ms
- 如果一直超时：检查电机 ID 和接线
MIT 模式详解
MIT 模式是最灵活的，可以控制 5 个参数：
motor.ensure_mode(Mode.MIT, 1000)
motor.send_mit(
pos=1.0, # 目标位置（弧度）
vel=0.0, # 目标速度（弧度/秒）
kp=30.0, # 位置刚度（Nm/rad）
kd=1.0, # 速度阻尼（Nm·s/rad）
tau=0.0 # 前馈力矩（Nm）
)
send_mit 参数详解
| 参数 | 类型 | 单位 | 说明 | 典型范围 |
|---|
pos | float | rad | 目标位置 | -12.566 ~ +12.566（±2圈） |
vel | float | rad/s | 目标速度 | -30.0 ~ +30.0 |
kp | float | Nm/rad | 位置刚度 | 0.1 ~ 100.0 |
kd | float | Nm·s/rad | 速度阻尼 | 0.01 ~ 10.0 |
tau | float | Nm | 前馈力矩 | -10.0 ~ +10.0 |
参数如何影响行为？
kp（刚度）：
kp = 0.1：非常软，像海绵kp = 10.0：中等，像弹簧kp = 100.0：非常硬，像刚性连接
kd（阻尼）：
kd = 0.01：几乎无阻尼，会震荡kd = 1.0：适度阻尼，平稳kd = 10.0：过阻尼，响应慢
tau（前馈力矩）：
tau = 0.0：不额外施力tau = 1.0：额外施加 1Nm 力矩- 用于补偿重力或摩擦力
MIT 模式示例
硬位置控制
# 硬：位置控制，响应快
motor.send_mit(
pos=1.0,
vel=0.0,
kp=50.0, # 高刚度
kd=2.0, # 适度阻尼
tau=0.0
)
柔顺控制
# 软：柔顺控制，可以推动
motor.send_mit(
pos=1.0,
vel=0.0,
kp=5.0, # 低刚度
kd=0.5, # 低阻尼
tau=0.0
)
速度前馈
# 加入速度前馈，让运动更平滑
import math
import time
for i in range(100):
t = i * 0.02
target_pos = math.sin(t) # 目标位置
target_vel = math.cos(t) # 目标速度（导数）
motor.send_mit(
pos=target_pos,
vel=target_vel, # 速度前馈
kp=30.0,
kd=1.0,
tau=0.0
)
time.sleep(0.02)
纯力矩控制
# 只用力矩，不用位置控制
motor.send_mit(
pos=0.0,
vel=0.0,
kp=0.0, # 零刚度
kd=0.0, # 零阻尼
tau=0.5 # 0.5Nm 力矩
)
POS_VEL 模式详解
简单位置控制，带速度限制：
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, 1000)
motor.send_pos_vel(
pos=2.0, # 目标位置（弧度）
vlim=1.5 # 最大速度（弧度/秒）
)
send_pos_vel 参数详解
| 参数 | 类型 | 单位 | 说明 |
|---|
pos | float | rad | 目标位置 |
vlim | float | rad/s | 最大速度限制 |
POS_VEL 模式示例
import time
# 移动到 2 弧度位置，速度不超过 1.5 rad/s
motor.send_pos_vel(pos=2.0, vlim=1.5)
# 等待到达
for i in range(100):
motor.request_feedback()
state = motor.get_state()
if state:
error = abs(state.pos - 2.0)
print(f"位置误差: {error:.4f} rad")
if error < 0.02: # 误差小于 0.02 rad 认为到达
print("到达目标！")
break
time.sleep(0.02)
VEL 模式详解
纯速度控制，电机会一直转：
motor.ensure_mode(Mode.VEL, 1000)
motor.send_vel(vel=2.0) # 2 rad/s
send_vel 参数详解
| 参数 | 类型 | 单位 | 说明 |
|---|
vel | float | rad/s | 目标速度 |
VEL 模式示例
import time
# 加速
for v in range(0, 30):
motor.send_vel(vel=v * 0.1) # 0 到 3 rad/s
time.sleep(0.05)
# 保持
time.sleep(2.0)
# 减速
for v in range(30, 0, -1):
motor.send_vel(vel=v * 0.1)
time.sleep(0.05)
# 停止
motor.send_vel(vel=0.0)
FORCE_POS 模式详解
柔顺的位置控制，带力限制：
motor.ensure_mode(Mode.FORCE_POS, 1000)
motor.send_force_pos(
pos=0.5, # 目标位置（弧度）
vlim=1.0, # 最大速度（弧度/秒）
ratio=0.3 # 力比例（0.0 - 1.0）
)
send_force_pos 参数详解
| 参数 | 类型 | 单位 | 说明 |
|---|
pos | float | rad | 目标位置 |
vlim | float | rad/s | 最大速度限制 |
ratio | float | - | 力比例（0.0 = 无力，1.0 = 全力） |
FORCE_POS 模式示例（夹爪）
import time
def gripper_open(motor):
"""打开夹爪"""
motor.send_force_pos(pos=1.5, vlim=2.0, ratio=0.5)
def gripper_close(motor, force=0.3):
"""关闭夹爪"""
motor.send_force_pos(pos=-0.5, vlim=1.0, ratio=force)
# 打开
gripper_open(motor)
time.sleep(1.0)
# 轻轻夹
gripper_close(motor, force=0.2)
time.sleep(1.0)
# 用力夹
gripper_close(motor, force=0.6)
time.sleep(0.5)
# 释放
gripper_open(motor)
厂商模式支持
不是所有厂商都支持所有模式！
| 厂商 | MIT | POS_VEL | VEL | FORCE_POS |
|---|
| 达妙 | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
| RobStride | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ |
| MyActuator | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ |
| HighTorque | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
| Hexfellow | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ |
控制循环模式
固定频率控制
import time
DT = 0.02 # 20ms = 50Hz
for i in range(500):
t0 = time.time()
# 发送命令
motor.send_mit(0.5, 0.0, 30.0, 1.0, 0.0)
# 读取状态
motor.request_feedback()
state = motor.get_state()
if state:
print(f"#{i:03d} pos={state.pos:.3f}")
# 保持固定频率
elapsed = time.time() - t0
if elapsed < DT:
time.sleep(DT - elapsed)
状态驱动控制
import time
TARGET = 1.0
TOLERANCE = 0.02 # 0.02 rad
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, 1000)
motor.send_pos_vel(TARGET, vlim=1.5)
while True:
motor.request_feedback()
state = motor.get_state()
if state:
error = abs(state.pos - TARGET)
print(f"误差: {error:.4f} rad")
if error < TOLERANCE:
print("到达目标！")
break
time.sleep(0.02)
完整示例
#!/usr/bin/env python3
"""完整控制示例"""
import time
import math
from motorbridge import Controller, Mode
def main():
with Controller("can0") as ctrl:
motor = ctrl.add_damiao_motor(0x01, 0x11, "4340P")
print("使能电机...")
ctrl.enable_all()
# ===== MIT 模式演示 =====
print("\n--- MIT 模式 ---")
motor.ensure_mode(Mode.MIT, 1000)
print("硬位置控制")
for _ in range(50):
motor.send_mit(0.5, 0.0, 50.0, 2.0, 0.0)
time.sleep(0.02)
print("柔顺控制")
for _ in range(50):
motor.send_mit(0.0, 0.0, 5.0, 0.5, 0.0)
time.sleep(0.02)
# ===== POS_VEL 模式演示 =====
print("\n--- POS_VEL 模式 ---")
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, 1000)
for pos in [1.0, -1.0, 0.0]:
print(f"移动到 {pos:.1f} rad")
motor.send_pos_vel(pos, vlim=1.5)
time.sleep(1.0)
# ===== VEL 模式演示 =====
print("\n--- VEL 模式 ---")
motor.ensure_mode(Mode.VEL, 1000)
print("旋转 2 rad/s")
for _ in range(50):
motor.send_vel(2.0)
time.sleep(0.02)
print("停止")
motor.send_vel(0.0)
print("\n演示完成")
if __name__ == "__main__":
main()
下一步
