03 模式切换与控制 - MotorBridge Python SDK

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

Mode 枚举值：

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)

ensure_mode 参数详解：

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）

超时时间怎么选？

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	✅	✅	❌	❌

如果使用不支持的模式，会抛出异常！

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

教程 04：多电机控制 - 同时控制多个电机
教程 05：寄存器参数 - 修改电机参数
厂商能力矩阵 - 查看厂商支持

​四种控制模式

​如何选择模式？

​步骤一：导入 Mode 枚举

​步骤二：切换模式

​MIT 模式详解

​send_mit 参数详解

​参数如何影响行为？

​MIT 模式示例

​硬位置控制

​柔顺控制

​速度前馈

​纯力矩控制

​POS_VEL 模式详解

​send_pos_vel 参数详解

​POS_VEL 模式示例

​VEL 模式详解

​send_vel 参数详解

​VEL 模式示例

​FORCE_POS 模式详解

​send_force_pos 参数详解

​FORCE_POS 模式示例（夹爪）

​厂商模式支持

​控制循环模式

​固定频率控制

​状态驱动控制

​完整示例

​下一步