🤖 Franka Robot + ROS2 Guide

📌 System Architecture

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                           Robot PC                                   │
│                                                                      │
│  [Franka Robot] ◄──► [R_Franka_KISTAR_Hand] ◄──► [SHM]              │
│                                                   │                  │
│                                          [shm_ros2_bridge]           │
│                                                   │                  │
└───────────────────────────────────────────────────┼──────────────────┘
                                                    │
                                              ROS2 Topics
                                                    │
┌───────────────────────────────────────────────────┼──────────────────┐
│                          Isaac PC                 │                  │
│                                                   │                  │
│                                          [isaac_ros2_node]            │
│                                                   │                  │
│                                          [Isaac Sim 등]              │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Part 1: Robot PC Quick Start

🚀 Quick Start with Terminal!

1. ethernet check

enp1s0f0: Kistar_hand enp1s0f3: Isaac_pc realtech: Franka

Minimal commands to get started quickly.

Terminal 1. Turn on Robot Shared Memeory

sudo su 
shm

Terminal 2. Turn on ROS2 bridge node

nd

(Optional) Useful commands: ros configuration alias

rs

Part 2: Manual Turn on the Robot Guide

Terminal 1: Shared Memory + Robot Control

sudo su
cd /home/prime/KISTAR_Hand_RTOS-master/Franka_Dual_Arm_PtoP/R_Franka_KISTAR_Hand/build/test
./R_Franka_KISTAR_Hand

Expected Results:

✅ Shared Memory 연결 성공
🔗 Connecting to Franka...
✅ Connected to Franka at 172.16.0.1
🚀 SHM Target 모드 시작

Terminal 2: ROS2 Bridge Node

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/prime/KISTAR_Hand_RTOS-master/Franka_Dual_Arm_PtoP/R_Franka_KISTAR_Hand/install/setup.bash
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
export ROS_DOMAIN_ID=9
export ROS_LOCALHOST_ONLY=0

ros2 topic echo /franka/arm_target/right

cd /home/prime/KISTAR_Hand_RTOS-master/Franka_Dual_Arm_PtoP/R_Franka_KISTAR_Hand
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
export ROS_DOMAIN_ID=9                  
export ROS_LOCALHOST_ONLY=0    
ros2 run kistar_hand_ros2 shm_ros2_bridge

Expected Results:

✅ Shared Memory 연결 성공
🚀 ROS2-SHM Bridge 노드 시작됨

Terminal 3: Target Sender Script

cd /home/prime/KISTAR_Hand_RTOS-master/Franka_Dual_Arm_PtoP/R_Franka_KISTAR_Hand
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
export ROS_DOMAIN_ID=9
export ROS_LOCALHOST_ONLY=0

python3 send_arm_target.py


ros2 run rqt_graph rqt_graph

Usage:

🚀 Arm Target Sender 시작!
==================================================
  1: 안전 포즈
  2: 움직임 1
  3: 움직임 2
  q: 종료
==================================================

포즈 번호 입력 (1/2/3/q): 1
📤 포즈 #1 (안전 포즈) 전송 중...
✅ 전송 완료!

→ 로봇이 해당 포즈로 이동합니다! 🤖

✅ 연결 테스트(ros2 topic pub 명령어 사용)

Robot PC에서:

ros2 topic echo /franka/arm_state/right  # 상태 출력 확인

Isaac PC에서:

# 상태 수신 테스트
ros2 topic echo /franka/arm_state/right

# 목표 전송 테스트 (Arm) 예시
ros2 topic pub --once /franka/arm_target/right \
  kistar_hand_ros2/msg/FrankaArmTarget \
  "{joint_targets: [0.5, -0.6, 0.7, -2.4, -0.02, 1.2, 0.2], arm_id: 0}"


# 목표 전송 테스트 (Hand - 닫기) 예시
ros2 topic pub --once /hand/target/right \
  kistar_hand_ros2/msg/HandTarget \
  "{joint_targets: [1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000, 1000], movement_duration: 1.0, hand_id: 0}"

→ 로봇이 움직이면 연결 성공! 🎉

Part 2: Isaac PC 연동 가이드

📡 ROS2 토픽

토픽	방향	메시지 타입	설명
`/franka/arm_state/right`	Robot → Isaac	FrankaArmState	로봇 현재 상태 (100Hz)
`/franka/arm_target/right`	Isaac → Robot	FrankaArmTarget	로봇 목표 위치

📨 메시지 구조

FrankaArmState (로봇 상태 수신)

float64[7] joint_positions  # 현재 관절 위치 [rad]
float64[7] joint_torques    # 현재 관절 토크 [Nm]
uint8 arm_id                # 0=Right

FrankaArmTarget (목표 위치 전송)

float64[7] joint_targets    # 목표 관절 위치 [rad]
uint8 arm_id                # 0=Right

🔧 Isaac PC 설정

1. 메시지 패키지 설치

Robot PC에서 다음 파일들을 복사:

msg/
├── FrankaArmState.msg
├── FrankaArmTarget.msg
├── HandState.msg
└── HandTarget.msg

또는 install/ 폴더 전체를 복사해서 source

2. 네트워크 설정

양쪽 PC에서 동일하게:

export ROS_DOMAIN_ID=0

3. 연결 확인

# Isaac PC에서
ros2 topic list

# 다음 토픽이 보여야 함:
# /franka/arm_state/right
# /franka/arm_target/right

📝 요약

Robot PC	Isaac PC
로봇 제어 + shm_ros2_bridge 실행	ROS2 노드 실행
`/franka/arm_state/right` publish	subscribe
`/franka/arm_target/right` subscribe	publish

양쪽이 같은 네트워크 + 같은 ROS_DOMAIN_ID면 자동 연결!

📂 파일 위치

Robot PC 프로젝트 경로

/home/prime/KISTAR_Hand_RTOS-master/Franka_Dual_Arm_PtoP/R_Franka_KISTAR_Hand/

주요 파일들

파일	경로	설명
로봇 제어	`build/test/R_Franka_KISTAR_Hand`	실행 파일
ROS2 브리지	`src/shm_ros2_bridge.cpp`	SHM ↔ ROS2 브리지 소스
Target 전송	`send_arm_target.py`	목표 위치 전송 테스트
SHM 모니터	`monitor_shm.py`	SHM 데이터 모니터링
Isaac 브리지 예제	`isaac_ros2_bridge.py`	Isaac PC용 예제 코드

메시지 파일 (msg/)

msg/
├── FrankaArmState.msg      # 로봇 상태 메시지
├── FrankaArmTarget.msg     # 로봇 목표 메시지
├── HandState.msg           # 핸드 상태 메시지
└── HandTarget.msg          # 핸드 목표 메시지

빌드된 ROS2 패키지

install/kistar_hand_ros2/
├── lib/kistar_hand_ros2/shm_ros2_bridge    # 빌드된 실행 파일
└── share/kistar_hand_ros2/                  # 메시지 정의

⏱️ 통신 주파수

시스템 내부 주파수

구간	주파수	설명
Franka 제어 루프	1kHz	libfranka 기본 (1ms)
SHM target 확인	1kHz	R_Franka_KISTAR_Hand 루프
SHM → ROS2 (state publish)	100Hz	shm_ros2_bridge 타이머 (10ms)

네트워크 통신 (Isaac ↔ Robot)

환경	권장 주파수	비고
같은 LAN (1Gbps)	100-200Hz	Real-time OS 사용 시
일반 네트워크	50-100Hz	안정성 우선
WiFi	30-50Hz	지연 변동 큼

⚠️ 현재 동작 방식

현재 코드는 Point-to-Point 이동 방식:

Target이 0.01rad 이상 변할 때만 새로운 이동 시작
실시간 트래젝토리 추종이 아님

📊 주파수 확인 방법

# State publish 주파수 확인
ros2 topic hz /franka/arm_state/right

# Target 수신 주파수 확인
ros2 topic hz /franka/arm_target/right

🔧 State publish 주파수 변경

src/shm_ros2_bridge.cpp에서:

// 현재: 100Hz (10ms)
timer_ = this->create_wall_timer(10ms, ...);

// 200Hz로 변경
timer_ = this->create_wall_timer(5ms, ...);

변경 후 재빌드:

colcon build

📞 정보

Robot PC IP: (확인 필요)
ROS2 버전: Humble
ROS_DOMAIN_ID: 9
RMW_IMPLEMENTATION: rmw_fastrtps_cpp
상태 publish 주파수: 100Hz (변경 가능)

작성일: 2026-01-08

Contributor: Jaesung Lee, Chanyoung Ahn

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 8 Commits
R_Franka_KISTAR_Hand		R_Franka_KISTAR_Hand
docs		docs
.gitignore		.gitignore
README.md		README.md

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Latest commit

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Part 1: Robot PC Quick Start

1. ethernet check

Minimal commands to get started quickly.

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Terminal 1: Shared Memory + Robot Control

Terminal 2: ROS2 Bridge Node

Terminal 3: Target Sender Script

✅ 연결 테스트(ros2 topic pub 명령어 사용)

Robot PC에서:

Isaac PC에서:

Part 2: Isaac PC 연동 가이드

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📨 메시지 구조

FrankaArmState (로봇 상태 수신)

FrankaArmTarget (목표 위치 전송)

🔧 Isaac PC 설정

1. 메시지 패키지 설치

2. 네트워크 설정

3. 연결 확인

📝 요약

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Robot PC 프로젝트 경로

주요 파일들

메시지 파일 (msg/)

빌드된 ROS2 패키지

⏱️ 통신 주파수

시스템 내부 주파수

네트워크 통신 (Isaac ↔ Robot)

⚠️ 현재 동작 방식

📊 주파수 확인 방법

🔧 State publish 주파수 변경

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