info 文件说明
info 文件路径及分布
机器人运动，VR 遥操作等效果，可通过 info 配置文件来进行局部调优，使运动效果得到改善。 以 kuavo_v42 为例，文件夹路径及文件分布如下：
各文件的功能说明如下：
- $\text{gait.info}$：用于调整机器人步态的落足时序；
- $\text{reference.info}$：用于调整遥控器的限幅，和各关节的控制模式和上层扭矩的kpkd；
- dynamic_qr.info：MPC 根据步态，切换到对应的QR矩阵；
- $\text{task.info}$：MPC 和 WBC 各任务和约束，主要的修改文件；
各文件的具体说明
[TOC]
gait. info
每种步态通过在 list 中写明来载入步态表，例如 "walk"，"trot"； 目前 kuavo 能稳定支持的步态包括：stance，trot 和 walk，在调整时重点关注。
不同的步态，描述的是完成周期性运动的落足情况。对于每个步态，有以下两部分组成：
- modeSequence：接触模式，用于描述机器人双脚与地面的接触情况；
- switchingTimes：用于描述不同接触模式的持续时间，与接触模式一一对应；
modeSequence 是两个英文字母组成的字符串，单个英文描述单腿的接触情况，先左腿后右腿。 对于单条腿，接触模式有以下几种：
- S：stance，表示脚掌完全接触地面；
- F：floating，表示脚掌完全离开地面；
- T：Toe，表示仅脚尖接触地面；
- H：Heel，表示仅脚跟接触地面；
reference. info
reference.info 文件包括两个方面：
- 规划层的限幅（遥控器指令限幅，VR操作时手臂摆动的速度限幅）；
- 关节层的电机模式和对应的kpkd参数；
以下具体介绍： | 数据名 | 描述 | | :----------------------------: | --------------------- | | cmdvelLinearXLimit | 机器人前进的最大速度，单位：m/s | | cmdvelAngularYAWLimit | 机器人绕 yaw 方向转动的最大速度，单位：rad/s | | targetTorsoDispalcementVelocity | 使用 VR 遥操作时，躯干的最大速度，平动单位：m/s，转动单位：rad/s| | defaultCotrolMode | 各个关节发送指令时，默认的电机模式 | | jointkp | 站立模式下，各关节(除了头部) CST 模式下的扭矩指令，EC主站中位置环对应的kp系数 (2kHz) | | jointkd | 站立模式下，各关节(除了头部) CST 模式下的扭矩指令，EC主站中速度环对应的kd系数 (2kHz) | | headkp | 上层控制器下发头部扭矩时，执行的位置环对应的kp系数 (500Hz) | | headkd | 上层控制器下发头部扭矩时，执行的速度环对应的kd系数 (500Hz) | | jointkp_walking | 机器人运动时，对应关节 CST 模式下，EC主站中位置环对应的kp系数 (2kHz) | | jointkd_walking | 机器人运动时，对应关节 CST 模式下，EC主站中位置环对应的kp系数 (2kHz) | | acc_filter_cutoff_freq | 获取传感器数据后，加速度计的滤波截止频率 | | gyro_filter_cutoff_freq | 获取传感器数据后，陀螺仪的滤波截止频率 | | arm_joint_pos_filter_cutoff_freq | 手臂角度指令的滤波截止频率 | | arm_joint_vel_filter_cutoff_freq | 手臂速度指令的滤波截止频率 |
dynamic_qr.info
dynamic_qr.info 用于根据不同步态，MPC可切换不同的权重矩阵。
需要注意的是：
- 若启用 dynamic_qr，则要保证矩阵维度对应于变量的维度，否则求解器报错；
- 目前仅 DDP 支持，若使用 SQP 求解器，则 dynamic_qr 不会生效。
目前支持三种Q矩阵的切换 | 数据名 | 描述 | | ----------------- | --------------------- | | Q_base_stance | stance 步态时生效 | | Q_base_walk | walk 和 trot 步态生效 | | Q_base_jump | jump 步态生效 |
task. info
task.info 主要包括以下几种配置信息：
- MPC 的模型设置；
- 运动时，MPC 全身摆动轨迹的配置；
- MPC 求解器设置；
- MPC 使用的权重矩阵 Q，P，R；
- MPC 各种软约束和硬约束的参数；
- WBC 的扭矩约束和摩擦锥约束；
- wbc 加速度任务的增益系数；
- wbc 各加速度任务的权重；
- 卡尔曼滤波器的参数设置；
- 接触力估计的参数设置；
- 代码运行时，重要频率的监测数据；
几乎不修改的配置
该节所列出的配置，在项目中基本不修改，与具体的功能之间的关系较难量化。
| 数据名 | 包含子成员 | 描述 |
|---|---|---|
| centroidalModelType | 无 | MPC使用的模型类型 (0为全质心模型，1为单刚体模型) |
| humanoid_interface | verbose | 布尔量，为true可显示humanoid_interface载入时的具体过程 |
| useAnalyticalGradientsDynamics | 采用解析的动力学模型，只支持false | |
| useAnalyticalGradientsConstraints | 采用解析的末端足底运动学，支持false | |
| sqp | nThreads | sqp 求解时，参与并行计算的最大CPU数量 |
| dt | 用户定义的动力学离散化时间 | |
| sqpIteration | sqp 求解的迭代次数，次数多则增加求解时间 | |
| deltaTol | x(t)和u(t)的均方根误差小于该值，终止迭代 | |
| g_max & g_min | g 表示违反约束的值函数的范数, 分别表示最大和最小值 | |
| inequalityConstraintMu & inequalityConstraintDelta | 表示不等式约束违反的宽松程度 | |
| projectStateInputEqualityConstraints | 是否使用投影方法求解硬约束 | |
| printSolverStatistics & printSolverStatus & printLinesearch | 求解过程的相关信息打印 | |
| useFeedbackPolicy | 是否启用 RiccatiFeedback | |
| integratorType | 动力学离散化方法 | |
| threadPriority | MPC 求解时，所使用线程的优先级 | |
| ddp & ipm | 若干 | 渐渐不再使用，略 |
| rollout | AbsTolODE | ODE 求解器的绝对容忍误差 |
| RelTolODE | ODE 求解器的相对容忍误差 | |
| timeStep | 逐步推进动力学模拟的时间步长 | |
| integratorType | 推进动力学模拟使用的积分器类型 | |
| maxNumStepsPerSecond | ODE 求解器每秒最大的积分点数量 | |
| checkNumericalStability | 布尔变量，是否需要检查 rollout 过程的数值稳定性 | |
| mpc | timeHorizon | MPC 预测时域，越长则求解耗时越长 |
| solutionTimeWindow | 希望保留的优化输出的时间序列长度， 负数表示检索整个预测时域的优化输出 | |
| recordSolverData | 布尔量，表示是否要回放MPC求解结果 | |
| coldStart | 每次运算MPC是否重置，通常不重置，求解速度更快 | |
| debugPrint | 在终端中实时打印MPC调用的时间信息 | |
| mpcDesiredFrequency & mrtDesiredFrequency | mpc和mrt模块的期望输出频率 | |
| MonitorParams | totalNum | 监测器的数据队列长度 |
| recentNum | 监测器对异常给予警报的新数据数量 | |
| warningThreshold & errorThreshold | 警告/报错倍数，若最新数据大于队列数据 的均值加"方差*倍数"，则打印警告/错误信息 | |
| mpcFrequencyBiasPercent & mpcFrequencyBiasPercent | 频率阈值百分比，mpc/wbc 需保持在期望频率的上下百分比区间内， 否则打印警报；若队列所有数据均在阈值区间外，则打印报错 | |
| printWarning | 布尔量，是否将警告信息在终端中打印 | |
| contact_cst_st | 无 | 时间长度，单位:s。膝关节 kpkd 在修改步态前的设置时间 之后，会切换为 jointkp_walking 中的设置 |
| contact_cst_et | 无 | 时间长度，单位:s。膝关节 kpkd 在修改步态后的设置时间 之内，会切换为 jointkp_walking 中的设置 |
与 MPC 相关的调参设置
| 数据名 | 包含子成员 | 描述 |
|---|---|---|
| model_settings | positionErrorGain & positionErrorGain & velocityErrorGain_xy | 下肢摆动足跟踪约束的位置和速度误差增益 |
| phaseTransitionStanceTime | 切换为站立的延迟时间 | |
| verboseCppAd | 打印 CppAD 的装载情况 | |
| recompileLibrariesCppAd | 若路径已存在文件，是否重新编译CppAD，默认为false | |
| modelFolderCppAd | CppAD 文件的缓存路径，需与版本号保持一致 | |
| modelDof & mpcArmsDof & mpcLegsDof | 分别表示: 全身关节总的自由度 & 参与MPC计算的手臂自由度 & 参与MPC计算的下肢自由度 | |
| jointNames | 总共可参与MPC计算的关节名称，与 modelDof 关联 | |
| jointNamesReal | 实物机器人可控制的关节名称，与实物电机数量关联 | |
| contactNames6DoF | 参与MPC计算的六维接触点，通常是上肢 | |
| contactNames3DoF | 参与MPC计算的三维接触点，通常是下肢，且必须为8点 | |
| eeFrame | MPC中与末端六维跟踪约束相关的坐标系名称 | |
| swing_trajectory_config | liftOffVelocity | 机器人抬腿的末端z方向初速度 |
| touchDownVelocity | 机器人落足的末端z方向速度 | |
| swingHeight | 机器人抬腿的最高高度 | |
| swingTimeScale | 如果摆动相总时间小于该值，则抬腿高度会降低 | |
| toeSwingHeight | 拟人步态中，脚跟着地时，脚尖的z方向高度 | |
| heelSwingHeight | 拟人步态中，脚尖着地时，脚跟的z方向高度 | |
| deadBandVelocity | 拟人步态中，躯干x方向速度小于该值，则退化为trot | |
| heelToeMaxHeightVelocity | 拟人步态中，躯干x方向速度小于该值， 则将拟人步态的脚跟脚尖抬升高度进行缩小 | |
| swing_shoulder_center & swing_shoulder_center & swing_elbow_scale | 分别表示：摆臂时肩膀pitch电机的转动中心(单位:rad)& 摆臂时肩膀pitch电机的摆动范围(单位:rad)& 摆臂时肘关节电机的摆动范围(单位:rad) | |
| Q & P | 无 | Q为过程状态权重，P为终端状态权重(默认不启用)， 内部 scaling 为缩放因子，将矩阵数据统一缩放， 权重的顺序为：归一化质心动量，基坐标位姿，关节位置 |
| R | 无 | R为控制权重矩阵，scaling为缩放因子，权重的顺序为： 三维接触点的接触力，六维接触点的接触力， 三维接触点相对躯干的摆动速度，手臂各关节速度 |
| endEffector & finalEndEffector | muPosition & muOrientation | 手臂末端点的跟踪和终端约束，目前不会使用 |
| enableZeroSixDofForceConstraint | 无 | 布尔量，表示是否启用手臂末端零力约束 |
| frictionConeSoftConstraint | frictionCoefficient | 摩擦锥约束中设置的摩擦系数 |
| mu & delta | 分别表示：缩放因子，越大则约束惩罚程度越大 & 松弛屏障阈值，越小则越接近对数屏障 | |
| basePitchLimits | 若干 | 表示对躯干 pitch 的 state-only 约束， 限制 mrt 中 pitch 的角度和角速度的输出范围 |
| zeroVelocityConstraint | enable | 布尔量，是否启用软约束，约束支撑相零速度， 默认需要启用，硬约束求解难度较大 |
| softSwingTrajConstraint | weight | 摆动足的x-y方向跟踪软约束的权重 |
| selfCollision | 若干 | 自碰撞约束，可写入碰撞对，用于约束 URDF中对应名称的连杆不可碰撞 |
与 WBC 相关的调参设置
WBC 以全身逆动力学为约束，构建多个加速度任务，从而优化得到机器人执行的前馈扭矩。
可调参数具体如下表：
| 数据名 | 包含子成员 | 描述 |
| :-------------------: | :--------: | --------------------- |
| torqueLimitsTask | 无 | 全身各电机的扭矩约束，
左右需对称，仅设置一组 |
| Wbcrdd_K | stance & walk | 质心位置跟踪加速度任务的 kp/kd，
stance 在双支撑阶段生效, walk 在之外的阶段生效 |
| frictionConeTask | frictionCoefficient | WBC 中摩擦锥约束的摩擦系数 |
| swingLegTask | real & sim | 摆动足跟踪加速度任务。
kp/kd 表示z方向跟踪增益, kp/kd_xy 表示x-y方向跟踪增益，
real 在实物中生效，sim 在仿真中生效 |
| baseAccelTask | kp & kd | 躯干x-y方向基坐标跟踪任务，目前不使用 |
| baseHeightTask | kp & kd | 躯干基坐标z方向高度跟踪任务，目前不使用 |
| baseAngularTask | kp & kd | 躯干角度跟踪加速度任务，
kp/kd 的顺序为 roll/pitch/yaw |
| armAccelTask | kp & kd | 手臂关节跟踪加速度任务，对应的各关节kp/kd |
| weight | stance & walk | stance 在双支撑阶段生效，walk 在之外的阶段生效，
若干参数表示各自任务对应的权重 |
状态估计相关的调参设置
| 数据名 | 包含子成员 | 描述 |
|---|---|---|
| kalmanFilter | footRadius | 脚掌 z 方向的偏置，单位: m |
| imuProcessNoisePosition | imu 估计位置的过程噪声协方差 | |
| imuProcessNoiseVelocity | imu 估计速度的过程噪声协方差 | |
| imuProcessNoiseZPosition & imuProcessNoiseZVelocity | 仅stance步态生效，z方向 imu 估计位置/速度的过程噪声 | |
| footProcessNoisePosition | 引入足端位置的过程噪声协方差 | |
| footSensorNoisePosition | 引入足端位置的测量噪声协方差 | |
| footSensorNoiseVelocity | 引入足端速度的测量噪声协方差 | |
| footHeightSensorNoise | 足端高度的测量噪声协方差 | |
| contactForceEsimation | cutoffFrequency | 测量广义动量的截止频率 |
| contactThreshold | 判断足端接触状态的z方向阈值 | |
| detectCutoffFrequency | 基于关节冲量的接触检测，对应滤波器的截止频率 | |
| maxEnergyThreshold & minEnergyThreshold & maxEnergyThreshold2 & minEnergyThreshold2 | 基于关节冲量的接触检测， 对应的一些阈值设置 | |
| timetreshold | 两次接触状态判断，之间的时间间隔阈值 |