Mock Components（模拟组件）¶

Mock Components 是硬件组件（System、Sensor、Actuator）的简易“仿真”实现。它们通过将命令直接镜像到状态（mirror commands to states），提供理想化的行为。

其主要用途是在无真实硬件的情况下，测试 ros2_control 框架的完整数据流（“piping”），包括： - 控制器（Controllers） - 状态广播器（Broadcasters） - 启动文件（Launch files） - 与 MoveIt 等系统的集成

✅ 核心优势：大幅减少在物理硬件上的调试时间，显著提升开发效率。

通用系统（Generic System）¶

GenericSystem 实现了 hardware_interface::SystemInterface，支持命令接口（command interfaces）和状态接口（state interfaces）。

主要特性¶

✅ 支持 Mimic 关节（从 URDF 自动解析）
✅ 支持带偏移或不带偏移地将命令镜像到状态
✅ 提供虚拟命令接口，用于从外部节点设置传感器数据（需配合前馈控制器）
✅ 提供虚拟 GPIO 接口，用于从外部节点设置数字/模拟信号（需配合前馈控制器）

参数配置示例¶

以下是一个包含所有可选参数（含默认值）的完整 <ros2_control> 配置示例：

<ros2_control name="MockHardwareSystem" type="system">
  <hardware>
    <plugin>mock_components/GenericSystem</plugin>
    <param name="calculate_dynamics">false</param>
    <param name="custom_interface_with_following_offset"></param>
    <param name="disable_commands">false</param>
    <param name="mock_gpio_commands">false</param>
    <param name="mock_sensor_commands">false</param>
    <param name="position_state_following_offset">0.0</param>
  </hardware>

  <joint name="joint1">
    <command_interface name="position"/>
    <command_interface name="velocity"/>
    <state_interface name="position">
      <param name="initial_value">3.45</param>
    </state_interface>
    <state_interface name="velocity"/>
    <state_interface name="acceleration"/>
  </joint>

  <joint name="joint2">
    <command_interface name="velocity"/>
    <command_interface name="acceleration"/>
    <state_interface name="position">
      <param name="initial_value">2.78</param>
    </state_interface>
    <state_interface name="velocity"/>
    <state_interface name="acceleration"/>
  </joint>

  <gpio name="flange_vacuum">
    <command_interface name="vacuum"/>
    <state_interface name="vacuum" data_type="double"/>
  </gpio>
</ros2_control>

📌 参考示例： - example_2：演示 calculate_dynamics 的使用 - example_10：演示与 GPIO 接口的结合使用

组件级参数（Component Parameters）¶

参数	类型	默认值	说明
`calculate_dynamics`	boolean	`false`	若为 `true`，使用前向欧拉积分或有限差分法从命令计算状态（如从速度积分得位置）
`custom_interface_with_following_offset`	string	`""`	指定一个自定义接口名称，将带偏移的命令映射到该接口（见下文 `position_state_following_offset`）
`disable_commands`	boolean	`false`	禁用命令到状态的镜像。可用于模拟硬件连接异常（无反馈）或测试开环控制场景
`mock_gpio_commands`	boolean	`false`	为 GPIO 创建虚拟命令接口，允许外部节点（如前馈控制器）设置其值
`mock_sensor_commands`	boolean	`false`	为传感器创建虚拟命令接口，允许外部节点注入仿真数据
`position_state_following_offset`	double	`0.0`	在镜像命令到状态时，添加的偏移量： • 若 `custom_interface_with_following_offset` 为空 → 偏移应用于 `position` 状态接口 • 若指定了自定义接口 → `position + offset` 的值写入该自定义接口

接口级参数（Per-Interface Parameters）¶

`initial_value`（可选；double）¶

设置状态接口在启动后的初始值。

<state_interface name="position">
  <param name="initial_value">3.45</param>
</state_interface>

默认值：0.0
适用范围：
关节的状态接口（在 configure 生命周期阶段初始化）
Mock Components 还支持为 GPIO 和 Sensor 的状态接口设置初始值
兼容性：此参数与 gz_ros2_control 插件共享，确保跨仿真器配置一致性

典型使用场景¶

控制器开发与测试
在无硬件情况下验证 JointTrajectoryController、ForwardCommandController 等行为。
故障模拟
通过 disable_commands=true 模拟传感器失效或通信中断。
外部信号注入
结合 ForwardCommandController，通过话题向 mock_gpio_commands 或 mock_sensor_commands 注入仿真数据（如真空吸盘状态、力传感器读数）。
带偏移仿真
使用 position_state_following_offset=0.1 模拟编码器零点偏移或机械间隙。

💡 提示：Mock Components 是 ros2_control 开发工作流的核心工具，推荐在 CI/CD 流程中广泛使用，以确保软件栈在部署前已充分验证。