夹爪通信说明

内容根据 bxi_motor_source 固件源码整理，通信接口采用标准 11 位 CAN ID，协议使用 MIT 控制帧。

本通信手册适用于夹爪固件 0.3.x 和 1.4.x 的所有版本。

1. 固件与参数说明

夹爪与普通关节电机的主要区别是 MIT 帧使用夹爪物理量：

2. CAN 总线参数

夹爪使用与关节模组一致的 CAN/CAN FD 通信方式。通用通信概述请参考关节模组 CANFD 通信说明。

夹爪当前通信配置为：FDCAN 名义速率 1 Mbps，数据段速率 5 Mbps，并启用 CAN FD BRS。MIT 控制帧和回复帧均为 8 字节。

固件回复帧会沿用接收到的帧格式。因此主控发送 MIT 控制帧时，应保持总线两端的 CAN/CAN FD、BRS 配置一致。

3. CAN ID

CAN ID、MIT 单播、广播和回复 ID 的通用规则与关节模组一致，详细说明请参考：

• MIT 模式主控控制帧
• CANFD 广播多电机控制
• master_id 与 can_id 关系

以下仅列出夹爪的默认 ID 和使用方式。

3.1 MIT 单播控制

MIT 控制帧发送到夹爪自身的 can_id。默认配置为：

can_id    = 1
master_id = can_id | 0x010 = 0x011

夹爪回复帧发送到 master_id，回复数据中的 data[0] 为夹爪自身的 can_id。

广播帧中，节点 n 使用偏移量 (n - 1) × 8 的 8 字节数据。使用广播时，帧 DLC 必须覆盖目标节点对应的数据区。

3.2 配置寄存器 CAN ID

配置寄存器命令使用以下规则：

CAN ID = (cmd << 4) | can_id

以默认节点 can_id=1 为例：

配置寄存器命令只响应目标节点的单播 ID，不使用 0x7FF 广播读取或写入寄存器。

4. MIT 控制帧格式

MIT 控制帧的字节布局、位宽和打包方式与关节模组一致，请直接参考MIT 模式主控控制帧及位宽说明。

夹爪的物理量范围和正负方向与普通关节电机不同，具体使用本页夹爪通信范围中的定义。

5. 夹爪通信范围

5.1 位置

夹爪 MIT 总线的位置含义为：

p_des = 0 mm  -> 闭合
p_des ≈ 70 mm -> 张开

当前夹爪的实际使用位置建议为闭合 0 mm、张开约 70 mm。源码中的协议和保护范围为：

协议编码范围：0～90 mm
固件保护范围：0～80.55 mm

固件会将目标位置和反馈位置限制在 0～80.55 mm 的保护范围内，但上位机应以实际机构的约 70 mm 张开位置作为应用目标，不要直接把 90 mm 当作实际开合位置。

位置编码公式：

p_raw = uint16((p_des / 90.0) × 65535)
p_des = p_raw / 65535 × 90.0 mm

5.2 速度

夹爪速度的 CAN 映射范围由配置寄存器 max_vel 计算：

v_limit = round(89.5 × max_vel / 2π) mm/s
v_des   = -v_limit ～ +v_limit mm/s

源码默认 max_vel=45 rad/s，对应通信速度范围约为：

v_des = -642 ～ +642 mm/s

速度编码公式：

v_raw = uint12((v_des + v_limit) / (2 × v_limit) × 4095)
v_des = v_raw / 4095 × (2 × v_limit) - v_limit

5.3 kp 与 kd

当前夹爪通信范围和推荐值如下：

编码公式：

kp_raw = uint12(kp / 5.0 × 4095)
kd_raw = uint12(kd / 1.0 × 4095)

推荐初始控制参数：

kp = 2.00
kd = 0.05

首次调试时建议从较低速度和较低前馈力开始，确认运动方向、零位和机械限位后，再逐步调整 kp 和 kd。

5.4 前馈力 t_ff

夹爪 MIT 帧中的 t_ff 表示夹爪力，单位为 N。通信范围由当前构建版本的电流限幅换算得到：

F_limit = current_limit × 0.07 × 1 / (2 × 0.007125)
t_ff    = -F_limit ～ +F_limit N

当前源码默认构建的理论通信范围如下：

符号约定：

• 正力/正扭矩：夹爪闭合。
• 负力/负扭矩：夹爪张开。
• 最大力的绝对值：50 夹爪约 16.37 N，50L 夹爪约 24.03 N。

实际可用夹持力还受到机械结构、摩擦、供电、温度保护和电流降额影响。不要仅根据协议范围判断夹爪的安全夹持力。

力编码公式：

t_raw = uint12((t_ff + F_limit) / (2 × F_limit) × 4095)
t_ff  = t_raw / 4095 × (2 × F_limit) - F_limit

当 t_raw 为 0x7FF 或 0x800 时，固件将其解析为精确的零前馈力。

6. MIT 回复帧

回复帧的通用布局和 master_id 规则请参考关节模组电机响应帧。夹爪的位置、速度和力字段使用本页第 5 节的物理量范围。

data[6] 和 data[7] 的 NTC 默认解析、AUX 轮询格式和轮询顺序请参考 MIT 轮询回复说明。通过寄存器 0x6D 将 mit_aux_enable 写为 1 后，最后两个字节切换为 AUX 轮询数据。

7. 配置寄存器通信

夹爪的寄存器配置功能与关节模组一致，寄存器命令、读写格式、保存操作、信息查询、数据类型和写入等级请参考电机寄存器通信协议。下文仅补充夹爪使用时的常用寄存器和参数范围。

7.1 请求与回复格式

寄存器请求使用小端字节序，float 使用 IEEE754 单精度格式。

REG_READ 请求：
  data[0..3] = address

REG_WRITE 请求：
  data[0..3] = address | (value_type << 8)
  data[4..7] = value_raw

回复：
  data[0..3] = status | (value_type << 8)
  data[4..7] = value_raw

value_type 定义：

7.2 夹爪常用寄存器

7.3 写入配置的通信范围

配置寄存器写入等级如下：

寄存器写入只修改 RAM。需要掉电保持时，应确认回复 status=0 后，再发送 REG_SAVE。mit_aux_enable 是运行时开关，上电、读取配置和保存配置后会恢复为 0。

8. 配置示例

以下示例以节点 1 为例，将 kd_max 设置为当前版本的 1.0。float 1.0 的 IEEE754 小端表示为 00 00 80 3F：

CAN ID: 0x181
DLC:    8
DATA:   6B 02 00 00 00 00 80 3F

其中：

address       = 0x6B
value_type    = 2（float）
value         = 1.0

读取 kd_max：

CAN ID: 0x171
DLC:    4
DATA:   6B 00 00 00

发送一个示例 MIT 控制帧，目标位置 40 mm、速度 0 mm/s、kp=2、kd=0.05、前馈力 0 N：

CAN ID: 0x001
DLC:    8
DATA:   71 C6 7F F6 66 0C C7 FF

该示例使用 12 位量化值 p_raw=0x71C6、v_raw=0x7FF、kp_raw=0x666、kd_raw=0x0CC，零前馈力使用 t_raw=0x7FF。

9. 使用建议与安全注意事项

1. 首次使用前先读取 can_id、master_id、config_version 和 kd_max，确认主控使用的是当前固件参数。
2. 确认夹爪零位、开合方向和机械限位；0 mm 为闭合，约 70 mm 为张开，协议范围 0～90 mm 不等于实际开合位置。
3. 先使用推荐参数 kp=2、kd=0.05，并从较低目标速度、较小 t_ff 开始调试。
4. MIT 控制帧应持续发送；如果配置了非零 can_timeout_ms，应保证发送周期小于超时时间。
5. 多个夹爪使用广播控制时，必须为每个节点预留对应的 8 字节数据区，并避免节点 ID 冲突。
6. 修改 can_id、master_id 或 MIT 模式等系统参数时，应在菜单状态或错误状态下操作，并在确认写入成功后再保存配置。