Phase1 Koordinaten

doc/Info_Koordinaten.md

@@ -4,15 +4,11 @@ Diese Datei beschreibt
 1. das Koordinatensystem,
 2. wie der Roboter darin steht,
 3. die angestrebte **ideale Nullstellung** und
-4. die nötigen Schritte, um den Driver auf diese Konvention zu bringen (**Weg 2:
-   Modell auf −Y drehen**).
+4. die Schritte, um den Driver auf diese Konvention zu bringen (**Weg 2: Modell auf −Y**).
 
-> **Hintergrund / Problem:** Das Kinematik-Modell (`Arm3SegmentLinearX`) misst die
-> Armwinkel aktuell von **+Y** (α=0 → Arm zeigt nach +y). Der reale Roboter steht und
-> arbeitet aber in **−Y** (robot.json: `Arm1.skeleton.to = [0,-250,0]`,
-> `coordinateSystem.y = "backward"`). Dadurch landet eine fast-waagerechte
-> Grundstellung im Driver bei **y ≈ +590** statt **−590** — Modell und Hardware sind an
-> der y-Achse gespiegelt.
+> **Status:** **Phase 1 (y-Flip) ist umgesetzt und am Roboter verifiziert.** α/β werden
+> jetzt von **−y** aus gemessen (α=0 → Arm zeigt nach −y), passend zu robot.json und
+> appRobotHoming. Offen ist **Phase 2** (Handgelenk-/Finger-Nullstellung, B/C).
 
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@@ -20,30 +16,38 @@ Diese Datei beschreibt
 
 Aus robot.json (`coordinateSystem`): **rechtshändig**, Längen **mm**, Winkel **Grad**.
 
-| Achse | Richtung   | Bedeutung im Aufbau                       |
-|-------|------------|-------------------------------------------|
-| x     | rechts     | entlang der Linearschiene                 |
+| Achse | Richtung   | Bedeutung im Aufbau                          |
+|-------|------------|----------------------------------------------|
+| x     | rechts     | entlang der Linearschiene                    |
 | y     | „backward" | Arm-Arbeitsrichtung: Arm streckt nach **−y** |
-| z     | oben       | Höhe                                       |
+| z     | oben       | Höhe                                         |
+
+**Seitenansicht** (Blick entlang +x, also die −y/z-Ebene):
 
 ```
-Seitenansicht (Blick entlang +x):
-
   z
   ▲
-  |   ■══════════════════════●   Arm waagerecht ausgestreckt → Fingerspitze
-  |   Schulter (Ursprung, z=0)
+  |   ■═══════════════●===========●---o   Arm1 ═══ , Arm2 === und Finger --- waagerecht
+  |   Schulter (Ursprung, z=0)             ausgestreckt → Fingerspitze o
   └───────────────────────────────►  −y  (Arbeitsrichtung)
+```
 
-Draufsicht (Blick von oben, −z):
+In der −y/z-Seitenansicht liegen beide Handgelenk-Achsen **end-on** (als Punkt ●), weil
+sie entlang x verlaufen:
+- linkes ● = **a-Achse** (Unterarm-Dreher, zwischen Ellbogen und Arm2)
+- rechtes ● = **b-Achse** (Hand-Knick-Achse)
 
-  −y ▲                ● Fingerspitze (Grundstellung y ≈ −590)
-     │                │
-     │                │  Arm (Ober- + Unterarm, gestreckt)
-     │                │
-  ───┼────────────────■─────────────►  x (Schiene)
-     │                Schulter
-  +y │
+**Draufsicht** (Blick von oben auf −z; x nach oben, −y nach rechts):
+
+```
+  x
+  ▲          │                  │
+  │     ■════╪═══ Arm1 ═════════╪══ Arm2 ══----o     o = Fingerspitze (y ≈ −590)
+  │   Schulter                                  
+  └────────────────────────────────────────────►  −y
+
+  │ = a-Achse (Ellbogen↔Arm2) bzw. b-Achse (Hand-Knick).
+  Bei a=0 laufen BEIDE parallel zur x-Achse (hier als senkrechte Striche).
 ```
 
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@@ -68,82 +72,92 @@ Gelenk-Kette (robot.json `links`):
 
 ## 3. Ideale Nullstellung (Grundstellung)
 
-**Definition:** Arm **waagerecht voll ausgestreckt entlang −y**, Hand **gerade** in
-Verlängerung des Unterarms, Greifer geschlossen.
+**Definition (deine Vorgabe):**
 
-**Ziel:** in dieser Stellung sind **alle Gelenkwinkel = 0°**.
+1. **Arm1 entlang −y** (Schulter-/y-Gelenk α) → **α = 0**.
+2. **Ellbogen so angewinkelt, dass auch Arm2 entlang −y** (z-Gelenk β) → **β = 0**
+   (β ist absolut, also auch direkt entlang −y, nicht relativ zum Oberarm).
+3. **a-Achse so gedreht, dass die Hand-Knick-Achse genau in x-Richtung läuft** → **a = 0**.
 
-| Achse  | Ideal-Wert | Bedeutung                                |
-|--------|-----------|-------------------------------------------|
-| X      | (frei)    | Schienenposition `xMotor` in mm           |
-| Y (α)  | **0°**    | Oberarm waagerecht entlang −y             |
-| Z (β)  | **0°**    | Unterarm waagerecht entlang −y (gestreckt) |
-| A (a)  | **0°**    | kein Unterarm-Dreh                        |
-| B (b)  | **0°**    | Hand gerade                               |
-| C (c)  | **0°**    | kein Hand-Roll                            |
-| E (e)  | **0**     | Greifer geschlossen / Referenz            |
+Diese drei Bedingungen erfüllt der Driver **nach Phase 1 bereits** (verifiziert, s.u.):
 
-→ Resultierende Fingerspitze: **(xMotor, −(l1+l2+l3), 0) ≈ (x, −590, 0)**.
+| Achse  | Nullwert | Bedeutung                                   | Status                  |
+|--------|----------|---------------------------------------------|-------------------------|
+| X      | (frei)   | Schienenposition `xMotor` in mm             | —                       |
+| Y (α)  | **0°**   | Oberarm waagerecht entlang −y               | ✅ Phase 1              |
+| Z (β)  | **0°**   | Unterarm waagerecht entlang −y (gestreckt)  | ✅ Phase 1              |
+| A (a)  | **0°**   | Hand-Knick-Achse ∥ x                        | ✅ (Code erfüllt es)   |
+| B (b)  | 0° (Ziel) | Hand gerade — **derzeit ist gerade = 180°** | ⏳ Phase 2             |
+| C (c)  | 0° (Ziel) | kein Hand-Roll — **derzeit neutral ≠ 0**    | ⏳ Phase 2             |
+| E (e)  | **0**    | Greifer geschlossen / Referenz              | —                       |
+
+→ Resultierende Fingerspitze (α=β=a=0, gerade Hand): **(xMotor, −(l1+l2+l3), 0) ≈ (x, −590, 0)**.
 (Beobachtet ~−550; Differenz steckt in der l3-Ableitung / Resthandstellung.)
 
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-## 4. Ist-Zustand vs. Ideal
+## 4. Ist-Zustand (nach Phase 1) vs. Ideal
 
-| Aspekt                     | aktuell (Modell +Y)       | ideal (−Y)        |
-|----------------------------|---------------------------|-------------------|
-| α=0 zeigt nach             | +y  (FK: y=+410)          | −y  (y=−410)      |
-| Grundstellung Y (α)        | ≈175° (=180−4,5)          | **0°**            |
-| gerade Hand B (b)          | 180°                      | **0°**            |
-| neutraler Roll C (c)       | 90° (posenabhängig)       | **0°**            |
-| G92 der Grundstellung → y  | ≈ +590                    | **≈ −590**        |
+| Aspekt                       | nach Phase 1 (jetzt)        | Ideal (nach Phase 2) |
+|------------------------------|-----------------------------|----------------------|
+| α=0 zeigt nach               | **−y** ✅                   | −y                   |
+| β=0 Unterarm                 | **−y** ✅                   | −y                   |
+| a=0 Hand-Knick-Achse         | **∥ x** ✅                  | ∥ x                  |
+| G92 der Grundstellung → y    | **≈ −590** ✅               | ≈ −590               |
+| gerade Hand                  | **b = 180°**                | **b = 0°**           |
+| neutraler Roll               | **c: ψ = 90° − C** (posenabh.) | **c = 0°**        |
 
-Verifiziert per FK: `α=β=0 → y=+410`, `α=β=180 → y=−410`. Die +Y/−Y-Spiegelung
-entspricht `α→180−α, β→180−β`.
+Verifiziert per FK: `FK(α=0, β=0, gerade Hand) → (0, −590, 0)`; bei `a=0` bleibt
+`Fingerspitze.x = xMotor` konstant, während b variiert (Knick in der y-z-Ebene).
 
 ---
 
-## 5. Schritte, um das zu erreichen (Weg 2)
+## 5. Schritte (Weg 2)
 
 Reihenfolge nach Workflow: **erst Tests (rot), dann Code, dann grün.**
 
-### Phase 1 — y-Flip (behebt den gemeldeten Bug)
+### Phase 1 — y-Flip ✅ ERLEDIGT (am Roboter verifiziert)
 
-1. **Tests schreiben** (zunächst rot):
-   - G92 der Grundstellung (α=β=a=b=c=0) → erwartet **y ≈ −590** (statt +590).
-   - Round-Trip: `IK(x=0, y=−550, z, φ, θ)` → `FK` → identische Pose zurück.
-2. **`Arm3SegmentLinearX` umstellen** (α/β von −y aus messen):
-   - **FK** (`calculatePositionFromMotorAngles`): y-Komponenten von `vecBizeps` und
-     `vecUnterarm` negieren; Handgelenk-Vektoren (`n`, `vHand`) und `φ = atan2(vHand.y,…)`
-     konsistent nachziehen.
-   - **IK** (`calculateAngles3D`): `pY`, `gamma = atan2(pZ, pY)`, die `n`-Konstruktion
-     und `φ` entsprechend spiegeln.
-3. **Bestehende +Y-Tests auf −Y migrieren** (erwartete y-Werte spiegeln).
-4. **`doc/Info_G92.md`** aktualisieren: Y/Z-Konvention auf „0° = waagerecht entlang −y".
-5. Suite grün; Round-Trip + Grundstellung grün.
+Umgesetzt:
+- **Spiegelung an der x-z-Ebene** in `Arm3SegmentLinearX` (`_mirrorWorkspaceY`): die
+  interne Mathematik (`_ikPlusY`/`_fkPlusY`) rechnet weiter in +y, die öffentlichen
+  Methoden spiegeln die Workspace-Pose (y, pY, φ, ψ; θ bleibt) → α=0 zeigt nach −y.
+- **G28** (Home) auf −y umgestellt: `y = -(l1+l2+l3)`, `phi = +π/2`.
+- **Tests:** `test/Robot.Kinematics.NegativeY.test.js` (Grundstellung −590, Homing-Pose
+  in −y, Round-Trip in −y, a=0 → Knick-Achse ∥ x).
+- **Migration:** `Robot.02_UpperArm` und der G28-Test auf −y umgestellt.
+- **Doku:** `doc/Info_G92.md` Y/Z (und C/A nach der Spiegelung) aktualisiert.
 
-### Phase 2 — Handgelenk auf Null (optional, für echte All-Zero-Grundstellung)
+### Phase 2 — Handgelenk-/Finger-Nullstellung (B, C) — OFFEN
 
-6. **B-Konvention drehen:** gerade Hand = **0°** statt 180° (`b → 180°−b` an der
-   Schnittstelle; FK/IK + Greifer-Kopplung `eMotor = e − b − c` mit anpassen).
-7. **C-Nullpunkt:** neutral = **0°** statt 90°.
-   ⚠️ Der C↔ψ-Offset ist **posenabhängig** (`acos(cos β · sin a)`); ein global sauberes
-   `c=0=neutral` braucht ggf. eine tiefere Umparametrierung des Handgelenks — **vor**
-   der Umsetzung bewerten.
-8. Tests + `Info_G92.md` nachziehen.
+> **Voraussetzung (User):** Erst Visualisierung/Überprüfung der Finger, dort werden noch
+> Fehler vermutet. **a-Achse ist bereits korrekt** (a=0 → Knick-Achse ∥ x) — Phase 2
+> betrifft nur **B (Knick)**, **C (Roll)** und die **Greifer-Kopplung**.
+
+1. **Finger/Hand visualisieren** und gegen die echte Mechanik prüfen (User).
+2. **B-Konvention:** gerade Hand soll **0°** sein (derzeit 180°; physischer Knick = 180° − B).
+   Mapping festlegen (z.B. `b → 180° − b` an der Schnittstelle) und FK/IK anpassen.
+3. **C-Nullpunkt:** neutral soll **0°** sein (derzeit `ψ = 90° − C`).
+   ⚠️ Der C↔ψ-Bezug ist **posenabhängig** (`acos(cos β · sin a)`); ein global sauberes
+   `c=0 = neutral` braucht ggf. eine tiefere Umparametrierung — **vor** der Umsetzung bewerten.
+4. **Greifer-Kopplung** `eMotor = e − b − c` prüfen: mischt mm (e) mit Radiant (b, c)
+   — gegen die echte Sehnen-Mechanik validieren.
+5. Tests + `Info_G92.md` nachziehen.
 
 ### Verifikation (Definition of Done)
 
-- G92 der Grundstellung (alle Winkel 0) → Driver meldet **y ≈ −590, z ≈ 0**.
-- appRobotHoming kann die **physisch gemessenen Winkel direkt** senden (ohne Spiegelung).
-- Volle Test-Suite grün, inkl. Round-Trip und Grundstellungs-Tests.
+- **Phase 1 (erfüllt):** G92 der Grundstellung → Driver `y ≈ −590, z ≈ 0`; appRobotHoming
+  sendet die gemessenen α/β/a **direkt** (ohne Spiegelung); volle Suite grün.
+- **Phase 2 (Ziel):** Grundstellung mit **allen** Gelenkwinkeln 0 (inkl. B=C=0); Finger
+  visuell korrekt.
 
 ---
 
-## Anhang: Stand der bisherigen Arbeit
+## Anhang: Stand der Kinematik
 
-- Der atan2-Fix in der IK (`gamma = Math.atan2(pZ, pY)`, [Arm3SegmentLinearX.js:59](../robot/kinematics/Arm3SegmentLinearX.js#L59))
-  ist umgesetzt und macht die IK mathematisch für −Y-Eingaben korrekt — eine
-  Voraussetzung für Phase 1. Er betrifft **nicht** den G92/FK-Pfad.
-- Die Winkel-Konventionen (B/C/E) sind in [doc/Info_G92.md](Info_G92.md) dokumentiert;
-  die Y/Z-Konvention dort wird in Phase 1, Schritt 4 angepasst.
+- **y-Flip (Phase 1):** Spiegelung in `Arm3SegmentLinearX` (`_mirrorWorkspaceY`, genutzt von
+  `calculateAngles3D` und `calculatePositionFromMotorAngles`). Am Roboter bestätigt.
+- **atan2-Fix** in der IK (`gamma = Math.atan2(pZ, pY)`): macht die interne IK für −y
+  mathematisch korrekt — Voraussetzung des y-Flips.
+- **Winkel-Konventionen** (Y/Z/A/B/C/E) sind in [doc/Info_G92.md](Info_G92.md) dokumentiert
+  und nach Phase 1 aktualisiert.