Teleoperation <unk> Leader-Follower, bilateral und VR

Siehe auch OpenArm Hardware Hub.

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Vollständige Teleoperationsdokumente für OpenArm: Führungskräfte-Follower-Setup, einseitige Positionsspiegelung, bilaterale Kraft-Feedback-Kontroll und VR-basierte Teleoperation mit Meta Quest 3.

Führer-Follower Bilaterale Kontrollkraft Feedback 500 Hz VR Meta Quest 3

Quelle: docs.openarm.dev/teleop/ ** Letztes Update:** 6. April 2026

1. Überblick über die Teleoperation

OpenArm unterstützt den 1:1-Telebetrieb von einem leader-Arm zu einem folger-Arm in zwei Kontrollmodi: einseitig (Einwegspiegelung der Position) und bilateral (zweiseitiges Kraftfeedback).

Einseitige Kontrolle

• Der Anhänger imitiert direkt die Führungsposition.
• Einbahnkontrolle Keine Kraftfeedback
• Einfach und robust
• Am besten für: Erstversuche, Bewegung im freien Raum

Die bilaterale Kontrolle

• Zweiseitige Kraftfeedback
• Der Betreiber fühlt, was der Anhänger berührt
• Benötigt 500 Hz+ Steuerungsschleifen
• Am besten für: Kontaktreiche Manipulationen

Beide Modi werden in der T0-Bibliothek implementiert und teilen die gleiche Multi-Thread-Architektur und die gemeinsamen Steuerungsparameter.

2. Teleoperations-Setup-Guide

Dieser Leitfaden führt Sie durch den Bau der T1 Bibliothek von der Quelle.

Voraussetzungen

Stellen Sie vor dem Start sicher, dass Sie:

• Die T2-Bibliothek installiert (siehe [Software > Roboterbeschreibung](T41))
• Ubuntu 22.04 oder 24.04 mit SocketCAN konfiguriert
• Zwei OpenArm-Einheiten (Führer + Anhänger) mit jeweils ihrer eigenen CAN-Schnittstelle

1. Klonen Sie das Teleop-Repository.

git clone T49 CD-Aufnahme

2. Installieren von Abhängigkeiten.

sudo apt-installation -y Software-Eigenschaften-Gemeinsam -y ppa:openarm/main sudo apt update sudo apt installieren -y \ libeigen3-dev \

• Ich kann nicht . Liborocos-kdl-dev \ Liburdfdom-dev \ Liburdfdom-Headers-dev \ Libiaml-cpp-dev \ mit offenem Arm

3. • Bauen Sie die Teleop-Bibliothek*

-B-Bauen -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release cmake --gebaut

4. Initialisieren Sie das CAN-Netzwerk.

Jeder Arm benötigt eine spezielle CAN-Schnittstelle (1 Arm = 1 CAN-Port).

Einfach (eine Hand)

• kann konfigurieren - socket kann fd

# Vier Schnittstellen (Bimanual Leader + Follower) # can0 = richtiger Führer, can1 = linker Führer # can2 = rechte Anhänger, can3 = linke Anhänger

• offenarm- kann konfigurieren- socket kann-4-arms - fd

3. Einseitige Kontrolle

Einseitige Steuerung ist die grundlegende Teleoperations-Einstellung, bei der der Nachfolgerarm die Bewegungen des Führers direkt durch Positionsbefehle imitiert. Es ist ein einseitiges Steuerungssystem.

Systemarchitektur

Das System verwendet eine mehrfachgefächerte Struktur mit drei Komponenten, die durch eine benutzerdefinierte T3-Klasse verwaltet werden:

• Leader Thread Liest die Zustände der Leiterarmgelenke bei hoher Frequenz
• Follower Thread Sendet Positionbefehle an den Follower Arm
• Admin Thread Koordiniert die Kommunikation zwischen Führung und Anhänger, verarbeitet die T4 Klassenlogik

Steuerparameter

Konfiguration pro Gelenk für eine einseitige Steuerung:

Parameter	Description
Kp	Position control gain
Kd	Velocity control gain
Fc	Static friction level
k	Friction transition sharpness (tanh slope)
Fv	Viscous friction coefficient
Fo	Friction offset

Formel der Reibungsvergütung pro Gelenk:

tau_f = Fc * tanh(k * dq) + Fv * dq + Fo

Einseitige Steuerung

# Rechtsarm (Führer: Kan0 , Anhänger: Kan2) CD-Aufnahme ./script/launch_unilateral.sh Recht_arm kann0 kann2

# linker Arm (Führer: kann1, Anhänger: kann3) ./script/launch_unilateral.sh links_arm kann1 kann3

# Standard CAN-Schnittstellen (Argumente für die Verwendung von Standardarten auslassen) # Rechts_Arm: kann0 / kann2 # Links_Arm: kann1 / kann3

Das Start-Skript:

1. Validiert das Armseiten-Argument
2. Geltend für die CAN-Schnittstelle, wenn nicht angegeben
3. Erzeugt temporäre URDFs über T11
4. Erledigt die einseitige Steuerung binär
5. Bereits bei der Ausfahrt wird die vorübergehende Datei gereinigt.

Sicherheit Nullposition vor dem Start Stellen Sie den Arm immer in seine gesenkt geradlinige Haltung vor dem Start des Steuerungsschreibens. Kalibrieren Sie die Nullposition separat für die Führer- und Anhängerarme, bevor Sie folgen können.

Kein Kraftfeedback Im Gegensatz zur bilateralen Kontrolle liefert die einseitige Kontrolle kein Kraftfeedback. Der Betreiber wird keine Kontaktkräfte spüren übermäßige Kraft kann ohne Bewusstsein auf Objekte oder Oberflächen angewendet werden.

4. Bilaterale Kontrolle

Die bilaterale Steuerung ermöglicht zweiseitige Kraftfeedback zwischen Führer- und Anhänger-Armen, so dass der Betreiber spüren kann, was der Anhängerarm berührt.

Systemarchitektur

Das bilaterale Steuerungssystem verwendet die gleiche dreisätige Architektur wie die einseitige Steuerung, wobei die Kraft-/ Drehmoment-Findung von Anhänger zu Führer hinzugefügt wird:

• Leader Thread Liest Führungssätze; wendet Reaktionskräfte vom Anhänger an
• Follower Thread Sendet Positionbefehle; liest Kontaktkräfte
• Admin Thread Verwaltung der zweiseitigen T12 Klasse

Der T13-Klasse behandelt sowohl bilaterale als auch einseitige Logik -Modus wird zum Zeitpunkt des Startes ausgewählt.

Steuerparameter

Die gleichen Parameter pro Gelenk wie einseitige (Kp, Kd, Fc, k, Fv, Fo) mit zusätzlicher Abstimmung, die für die Stabilität von entscheidender Bedeutung ist:

• Kp Höhere Werte geben eine stärkere Positionverfolgung; zu hohe Wirkungen verursachen Schwingungen
• Kd Schnelldämpfung; für die Stabilität im Kontakt kritisch
• Die Spannungskompensation verwendet das gleiche Tanh-Modell: T14

Die bilaterale Kontrolle

# Rechtsarm (Führer: Kan0 , Anhänger: Kan2) CD-Aufnahme ./script/launch_bilateral.sh Recht_arm kann0 kann2

# linker Arm (Führer: kann1, Anhänger: kann3) ./script/launch_bilateral.sh links_arm kann1 kann3

Kritische 500 Hz Mindest Die bilaterale Steuerung erfordert eine Steuerungsschleifenfrequenz von ** 500 Hz oder höher**. Unterhalb dieser wird das Kraftfeedback instabil. Stellen Sie sicher, dass Ihr System (CPU + CAN-Schnittstelle) diese Geschwindigkeit vor dem Laufen aufrechterhalten kann.

Nullposition vor dem Start Immer die Führer- und Anhängerarme in der abgestürzten, gerade nach unten gelegenen Nullposition vor dem Start positionieren.

Erhalten Sie Ton-Noten

• Beginnen Sie mit niedrigem Kp (z.B. 510) und erhöhen Sie sich allmählich während der Überwachung der Schwingung
• Erhöhen Kd zu feuchten Schwingungen, bevor Kp weiter erhöht wird
• Test im freien Raum vor dem Versuch, Kontakt Aufgaben zu erledigen
• Für verschiedene Gelenke können verschiedene Gewinnsätze benötigt werden (nahegelegene Gelenke benötigen typischerweise eine andere Abstimmung als distale Gelenke)

5. VR-Telebetrieb

OpenArm unterstützt Echtzeit-Teleoperation mit Hilfe von VR-Bild-Streaming-Daten.

Schlüsselmerkmale

• 7DOF Control Karten sowohl der Position als auch der Rotation für natürliche und intuitive Manipulation
• Gesturbasierte Greifer Control Verwendet VR-Finger-Distanz für Echtzeit-Off-/Schließ-Aktionen
• Skalierbares Mapping Kann die volle Armbewegung (Ober-/Unterarm) für menschlichere Bewegungen einbeziehen
• Echtzeitbetrieb Laufen bei ~20 FPS mit TCP-Datenstreaming

Aktueller Status

Der aktuelle Prototyp arbeitet in einer Simulation von NVIDIA Isaac Labs**, die die Hand- und Armbewegungen von Meta Quest 3 auf den Endefektor des Roboters für simulierte Operationen einschließlich Objektentscheidung und -anbringung abbildet.

** Bald kommt Real-World Hardware** Real-World OpenArm VR Teleoperation kommt bald.

• Integration mit der realen OpenArm-Hardware für die Telebetriebsfunktion in der realen Welt
• Verbessertes Bewegungsanweisung für menschliche Armbewegungen mit Hilfe von fortschrittlichem IK- und VR-Tracking
• Fortgeschrittene Griffsteuerung und haptisches Feedback für eine verbesserte Objekteinwirkung

Einrichtung der VR-Simulation

Die VR-Teleoperations-Simulation verwendet die Isaac Lab-Umgebung. Siehe die [Simulation] T42) Seite für die Isaac Lab-Einstellung. Der VR-Teleoperations-Code wird als Teil des T15-Repository veröffentlicht.

Architekturübersicht

Component	Description
VR Device	Meta Quest 3 (hand + arm tracking)
Data Protocol	TCP streaming at ~20 FPS
Motion Mapping	VR 6DOF pose → robot end-effector pose via IK
Greifer Control	Finger pinch distance → gripper open/close
Simulation Backend	NVIDIA Isaac Lab
Real Hardware	Coming soon

Attribution Die Inhalte auf dieser Seite basieren auf der offiziellen OpenArm-Dokumentation unter [docs.openarm.dev] (T43), Urheberrecht © 20252026 Enactic, Inc.

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