HAL硬件抽象层模块

HAL硬件抽象层模块

本页面包含了HAL（Hardware Abstraction Layer）硬件抽象层相关的话题和服务的相关文档协议，以提供系统的硬件控制和传感器数据。

本模块位于 orin 开发板上，http 后端监听的端口为 56422。

HAL模块包含以下子系统：

• sensors: 传感器数据采集（相机、IMU、激光雷达等）
• bms: 电池管理系统
• fault: 故障检测与报告
• hand: 手部控制
• jaka: Jaka机械臂控制
• joint: 关节控制
• light: 灯光控制
• neck: 颈部控制
• pose: 位姿估计
• power: 电源管理
• state: 系统状态
• temp: 温度监控

各个传感器数据的分辨率和帧率如下：

传感器类型	位置	数据流	分辨率	帧率
鱼眼相机 (Senyun ISX031C-H190XA)	胸部左 (chest_left)	彩色图像 (color)	640x480	30 FPS
鱼眼相机 (Senyun ISX031C-H190XA)	胸部右 (chest_right)	彩色图像 (color)	640x480	30 FPS
RGB-D 相机 (Realsense D415)	头部前 (head_front)	彩色图像 (color)	1280x720	15 FPS
RGB-D 相机 (Realsense D415)	头部前 (head_front)	深度图像 (depth)	1280x720	15 FPS
RGB-D 相机 (Orbbec)	腰部前 (waist_front)	彩色图像 (color)	640x480	10 FPS
RGB-D 相机 (Orbbec)	腰部前 (waist_front)	深度图像 (depth)	640x400	10 FPS
激光雷达 (Mid360)	颈部 (neck)	点云数据 (pcd_option)	-	10 FPS
IMU (YISENSE YI 320)	腰部中心 (waist_center)	IMU 数据 (imu_option)	-	1000FPS

Channel 接口

话题名	话题描述	订阅 or 发布	消息类型	备注	通信后端
/aima/hal/sensors/camera/chest_left/color	胸部左鱼眼相机rgb图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/sensors/camera/chest_right/color	胸部右鱼眼相机rgb图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/rgbd_camera/head_front/color	头部相机rgb图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/rgbd_camera/head_front/depth	头部相机depth图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/rgbd_camera/chassis_front/color	腰部相机rgb图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/rgbd_camera/chassis_front/depth	腰部相机depth图像	发布	sensor_msgs::msg::Image		ros2
/aima/hal/lidar/top/pointcloud	脖颈部雷达点云	发布	sensor_msgs::msg::PointCloud2		ros2
/body_drive/imu/data	imu	发布	sensor_msgs::msg::Imu		ros2
/body_drive/arm_joint_state	关节状态信息	发布	joint_msg_interface::msg::JointState		iceoryx
/body_drive/arm_joint_command	关节控制命令	订阅	joint_msg_interface::msg::JointCommand		iceoryx
/body_drive/arm_pose_state	机器人位姿信息	发布	joint_msg_interface::msg::PoseStates		ros2
/body_drive/neck_joint_state	颈部状态信息	发布	joint_msg_interface::msg::JointState		iceoryx
/body_drive/neck_joint_command	颈部控制命令	订阅	joint_msg_interface::msg::JointCommand		iceoryx
/body_drive/waist_joint_state	俯仰电机状态发布	发布	joint_msg_interface::msg::JointState		iceoryx
/body_drive/waist_joint_command	俯仰电机控制指令	订阅	joint_msg_interface::msg::JointCommand		iceoryx
/body_drive/lift_joint_state	升降电机状态发布	发布	joint_msg_interface::msg::JointState		iceoryx
/body_drive/lift_joint_command	升降电机控制指令	订阅	joint_msg_interface::msg::JointCommand		iceoryx
/body_drive/wheel_joint_state	轮毂和转向电机状态发布	发布	joint_msg_interface::msg::JointState		ros2
/body_drive/wheel_joint_command	轮毂和转向电机控制指令	订阅	joint_msg_interface::msg::JointCommand		ros2
/body_drive/claw_joint_state	夹爪状态发布	发布	aimdk::protocol::HandStateChannel		iceoryx
/body_drive/claw_joint_command	夹爪控制指令	订阅	aimdk::protocol::HandCommandChannel		iceoryx
/hal_state/emergency	急停信号发布	发布	aimdk::protocol::EmergencyStateChannel		sm,mqtt
/rc/data	遥控状态发布	发布	aimdk::protocol::RemoteControlChannel		sm,ros2
aima/rgb_light	rgb灯状态发布	发布	aimdk::protocol::RgbLightStateChannel		mqtt
/aima/fill_light	补光灯状态发布	发布	aimdk::protocol::FillLightStateChannel		mqtt
/aima/light_strip	灯带状态发布	发布	aimdk::protocol::LightStripStateChannel		mqtt
/aima/bms/data	BMS数据发布	发布	aimdk::protocol::BmsStateChannel		mqtt

RPC 接口

接口名	接口描述	请求消息类型	答复消息类型	备注	通信后端
pb:/aimdk.protocol.CamerasIntrinsicService/GetCamerasIntrinsic	获取相机的内参	aimdk::protocol::GetCamerasIntrinsicRequest	aimdk::protocol::GetCamerasIntrinsicResponse	请注意，获取相机内参时，在 P1 机型上 鱼眼相机 和 交互相机 由 camera 模块单独管理，http 端口号需要改为 59324； 机型可通过 cat /etc/bsp_version 文件来判断，该文件存在则为 P1 机型，否则为 T3 机型。	http
pb:/aimdk.protocol.HalRgbLightService/GetRgbLightState	获取RGB灯状态	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::RgbLightStateRsp		http
pb:/aimdk.protocol.HalRgbLightService/SetRgbLightCommand	控制RGB灯	aimdk::protocol::RgbLightCommandReq	aimdk::protocol::CommonResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalLightStripService/GetLightStripState	获取灯带状态	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::LightStripStateRsp		http
pb:/aimdk.protocol.HalRgbLightService/SetLightStripCommand	控制灯带	aimdk::protocol::LightStripCommandReq	aimdk::protocol::CommonResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalFillLightService/GetFillLightState	获取补光灯状态	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::FillLightStateRsp		http
pb:/aimdk.protocol.HalRgbLightService/SetFillLightCommand	控制补光灯	aimdk::protocol::FillLightCommandReq	aimdk::protocol::CommonResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalBmsService/GetBmsState	获取BMS数据	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::BmsStateRsp		http
pb:/aimdk.protocol.HalBmsService/SetBmsMosfeCommand	电池包MOSFE控制	aimdk::protocol::BmsMosfeCommandReq	aimdk::protocol::CommonResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalBmsService/GetPowerState	获取当前Power状态信息	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::PowerStateRsp		http
pb:/aimdk.protocol.HalHandService/GetHandState	获取夹爪状态	aimdk::protocol::CommonRequest	aimdk::protocol::HandStateResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalHandService/SetHandCommand	夹爪控制	aimdk::protocol::HandCommandRequest	aimdk::protocol::CommonResponse		http
pb:/aimdk.protocol.HalPowerService/ResetPower	重置电源	aimdk::protocol::PowerResetReq	aimdk::protocol::CommonResponse		http

Protobuf 消息类型

aimdk::protocol::DistortionType

畸变类型枚举。

Name	Number	Description
DistortionType_UNDEFINED	0	未定义
DistortionType_MODIFIED_BROWN_CONRADY	1	修改的布朗-康拉迪
DistortionType_INVERSE_BROWN_CONRADY	2	逆布朗-康拉迪
DistortionType_FTHETA	3	F-θ
DistortionType_BROWN_CONRADY	4	布朗-康拉迪
DistortionType_KANNALA_BRANDT4	5	卡纳拉-布兰特4
DistortionType_COUNT	6	计数

aimdk::protocol::StreamType

流类型枚举。

Name	Number	Description
StreamType_UNDEFINED	0	未定义
StreamType_DEPTH	1	深度
StreamType_COLOR	2	彩色
StreamType_IR	3	红外

aimdk::protocol::CameraIntrinsicInfo

相机内参信息。

Field	Type	Description
id	string	相机ID
name	string	相机名称
stream_type	aimdk::protocol::StreamType	流类型
width	int32	图像宽度，单位：像素
height	int32	图像高度，单位：像素
ppx	float	主点X坐标，单位：像素
ppy	float	主点Y坐标，单位：像素
fx	float	焦距X，单位：像素
fy	float	焦距Y，单位：像素
model	aimdk::protocol::DistortionType	畸变模型
coeffs	float[]	畸变系数，无单位

aimdk::protocol::GetCamerasIntrinsicRequest

获取相机内参请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头

aimdk::protocol::GetCamerasIntrinsicResponse

获取相机内参的响应结果。

Field	Type	Description
info	aimdk::protocol::CameraIntrinsicInfo[]	相机内参信息列表

HAL子系统Protobuf消息类型

BMS电池管理系统

aimdk::protocol::hal::BatteryStatus

电池状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
voltage	double	电池电压，单位：V
current	double	电流，单位：A
capacity	double	电池容量，单位：Ah
charge	double	电量百分比，单位：%
design_capacity	double	设计容量，单位：Ah
temperature	double	电池温度，单位：°C
cycle_count	uint32	充电循环次数
present	bool	电池是否存在
power_supply_status	uint32	电源状态
power_supply_health	uint32	电源健康状态
power_supply_technology	uint32	电源技术类型
cell_voltage	double[]	单体电池电压列表，单位：V
cell_temperature	double[]	单体电池温度列表，单位：°C
location	string	电池位置
serial_number	string	序列号

aimdk::protocol::hal::ChargeStatus

充电状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
is_charging	bool	是否正在充电
is_plugged	bool	是否插入充电器
charge_power	double	充电功率，单位：W
time_to_full	uint32	充满电时间，单位：秒

aimdk::protocol::BmsStateRsp

BMS状态响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::BatteryStatus	电池状态数据

aimdk::protocol::BmsMosfeCommandReq

电池包MOSFE控制请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
command	int32	MOSFE控制命令

aimdk::protocol::PowerStateRsp

电源状态响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::PowerStatus	电源状态数据

关节控制系统

aimdk::protocol::hal::JointState

关节状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
joint_names	string[]	关节名称列表
positions	float[]	关节位置，单位：rad
velocities	float[]	关节速度，单位：rad/s
efforts	float[]	关节力矩，单位：Nm

aimdk::protocol::hal::JointCommand

关节控制命令。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
joint_names	string[]	关节名称列表
target_positions	float[]	目标位置，单位：rad
target_velocities	float[]	目标速度，单位：rad/s
target_efforts	float[]	目标力矩，单位：Nm
control_mode	int32	控制模式

位姿估计系统

aimdk::protocol::hal::RobotPose

机器人位姿信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
position	aimdk::protocol::Vec3	位置信息，单位：m
orientation	aimdk::protocol::Quaternion	方向信息（四元数）
frame_id	string	坐标系ID

系统状态

aimdk::protocol::hal::SystemState

系统状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
cpu_usage	float	CPU使用率，单位：%
memory_usage	float	内存使用率，单位：%
disk_usage	float	磁盘使用率，单位：%
uptime	int64	系统运行时间，单位：s
system_mode	int32	系统模式
error_count	int32	错误计数

温度监控系统

aimdk::protocol::hal::TemperatureData

温度监控数据。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
sensor_names	string[]	温度传感器名称列表
temperatures	float[]	温度值，单位：°C
max_temperature	float	最高温度，单位：°C
min_temperature	float	最低温度，单位：°C
warning_flags	bool[]	温度警告标志

电源管理系统

aimdk::protocol::hal::PowerStatus

电源状态信息。

Field	Type	Description
input_voltage	float	输入电压，单位：V
output_voltage	float	输出电压，单位：V
power_consumption	float	功耗，单位：W
efficiency	float	电源效率，单位：%
is_power_good	bool	电源状态是否正常
fault_code	int32	故障代码

灯光控制系统

aimdk::protocol::hal::LightControl

灯光控制命令。

Field	Type	Description
light_ids	string[]	灯光ID列表
brightness	float[]	亮度值，范围：0-1
colors	int32[]	颜色值（RGB）
modes	int32[]	灯光模式
enabled	bool[]	是否启用

aimdk::protocol::RgbLightStateReq

RGB灯光状态请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
state	aimdk::protocol::hal::LightControl	RGB灯光状态

aimdk::protocol::FillLightStateReq

补光灯状态请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
state	aimdk::protocol::hal::LightControl	补光灯状态

aimdk::protocol::LightStripStateReq

灯带状态请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
state	aimdk::protocol::hal::LightControl	灯带状态

手部控制系统

aimdk::protocol::hal::HandState

手部状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
left	float	左手状态
right	float	右手状态

aimdk::protocol::hal::HandCommand

手部控制命令。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
left	float	左手控制命令
right	float	右手控制命令

aimdk::protocol::HandStateRsp

手部状态响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::HandState	手部状态数据

aimdk::protocol::HandCommandReq

手部控制命令请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
command	aimdk::protocol::hal::HandCommand	手部控制命令

颈部控制系统

aimdk::protocol::hal::NeckState

颈部状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
joint_names	string[]	颈部关节名称列表
positions	float[]	关节位置，单位：rad
velocities	float[]	关节速度，单位：rad/s
neck_mode	int32	颈部模式

aimdk::protocol::hal::NeckCommand

颈部控制命令。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
joint_names	string[]	颈部关节名称列表
target_positions	float[]	目标位置，单位：rad
target_velocities	float[]	目标速度，单位：rad/s
neck_mode	int32	颈部模式

aimdk::protocol::NeckStateRsp

颈部状态响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::NeckState	颈部状态数据

aimdk::protocol::NeckCommandReq

颈部控制命令请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
command	aimdk::protocol::hal::NeckCommand	颈部控制命令

故障检测系统

aimdk::protocol::hal::FaultInfo

故障信息。

Field	Type	Description
fault_code	uint32	故障代码
fault_level	uint32	故障级别
fault_msg	string	故障消息
fault_source	string	故障来源
timestamp	aimdk::protocol::Timestamp	时间戳

aimdk::protocol::hal::FaultStatus

故障状态信息。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
faults	aimdk::protocol::hal::FaultInfo[]	故障信息列表

CameraSnapshotsService相关消息类型

aimdk::protocol::SnapshotRequest

拍摄快照请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
camera_id	string	相机ID

aimdk::protocol::SnapshotResponse

拍摄快照响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
image_data	bytes	图像数据

HalPowerService相关消息类型

aimdk::protocol::PowerInfoRsp

电源信息响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::PowerStatus	电源信息数据

HalEmergencyService相关消息类型

aimdk::protocol::EmergencyStopReq

紧急停止请求。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
stop	bool	是否紧急停止

aimdk::protocol::EmergencyStateRsp

紧急状态响应。

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
is_emergency_stopped	bool	是否处于紧急停止状态

joint_msg_interface::msg::JointState

Field	Type	Description
header	std_msgs	响应头
joints	State[]	关节状态信息

joint_msg_interface::msg::State

Field	Type	Description
name	string	响应头
sequence	uint32	关节状态信息
position	float64	关节位置，单位：rad
velocity	float64	关节速度，单位：rad/s
effort	float64	关节力矩，单位：Nm

joint_msg_interface::msg::JointCommand

Field	Type	Description
header	std_msgs	响应头
joints	Command[]	关节状态信息

joint_msg_interface::msg::Command

Field	Type	Description
name	string	响应头
sequence	uint32	关节状态信息
position	float64	关节位置，单位：rad
velocity	float64	关节速度，单位：rad/s
effort	float64	关节力矩，单位：Nm
stiffness	float64
damping	float64

joint_msg_interface::msg::PoseStates

Field	Type	Description
names	string[]	响应头
poses	PoseState[]	姿势
torqs	TorqSensorState[]

joint_msg_interface::msg::PoseState

Field	Type	Description
x	float64
y	float64
z	float64
rx	float64
ry	float64
rz	float64

joint_msg_interface::msg::TorqSensorState

Field	Type	Description
act_torque	float64
torque	float64
real_torque	float64

aimdk::protocol::HandStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::HandState	手部状态

aimdk::protocol::HandCommandChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::EmergencyState	手部指令

aimdk::protocol::EmergencyStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::EmergencyState

aimdk::protocol::RemoteControlChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::McRemoteControlInfo	数据

aimdk::protocol::RgbLightStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::RgbLightState	RGB灯光状态数据

aimdk::protocol::FillLightStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::FillLightState	补光灯灯光状态数据

aimdk::protocol::LightStripStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::LightStripState	灯带灯光状态数据

aimdk::protocol::BmsStateChannel

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::BmsState	BMS状态数据

aimdk::protocol::RgbLightStateRsp

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
data	aimdk::protocol::hal::RgbLightState	RGB灯光状态数据

aimdk::protocol::RgbLightCommandReq

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::Header	消息头
cmd	aimdk::protocol::hal::RgbLightCommand	RGB灯光控制指令

aimdk::protocol::LightStripCommandReq

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
cmd	aimdk::protocol::hal::LightStripCommand	灯带控制指令

aimdk::protocol::FillLightStateRsp

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
cmd	aimdk::protocol::hal::FillLightState	灯光状态数据

aimdk::protocol::FillLightCommandReq

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
cmd	aimdk::protocol::hal::FillLightCommand	灯光控制指令

aimdk::protocol::HandStateResponse

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::ResponseHeader	响应头
data	aimdk::protocol::hal::HandState	手部状态

aimdk::protocol::HandCommandRequest

Field	Type	Description
header	aimdk::protocol::RequestHeader	请求头
data	aimdk::protocol::hal::HandCommand	手部控制