AppRobotDriver

Dieses Projekt empfängt G-Code und Robotersteuerbefehle, berechnet Inverse Kinematik für einen mehrgliedrigen Roboterarm und leitet die resultierenden Achsenbefehle an mehrere GRBL/FluidNC-Telnet-Sender weiter.

Architektur

• startRobot.js startet zwei HTTPS-Server:
  • Eingabe-Server + WebSocket für G-Code und Steuerbefehle
  • Info-Server für Status, Position und einfache Weboberfläche
• server/InputWS.js empfängt Nachrichten von WebSocket-Clients, prüft sie auf G-Code oder Datei-Kommandos und gibt Positionsdaten zurück.
• robot/GCode.js verarbeitet G-Code, übersetzt ihn in Roboter-Koordinaten und triggert robot.sendCommand().
• robot/RobotBase.js ist die abstrakte Basisklasse / der Interface-Vertrag: generische Infrastruktur (Zustand, sendCommand, Motor-Geschwindigkeiten) plus die zwei abstrakten Kinematik-Methoden.
• robot/kinematics/Arm3SegmentLinearX.js ist die konkrete Kinematik (Inverse + Vorwärts) für den aktuellen Arm. Die Auswahl der Kinematik erfolgt über robot/KinematicsFactory.js (Umgebungsvariablen ROBOT_KINEMATICS / ROBOT_KINEMATICS_PARAMS). Siehe doc/ToDo_12_InverseKinematikConfig_ROADMAP.md.
• robot/TelnetSenderGRBL.js formatiert die Motor-Positionen in GRBL-kompatible Befehle und sendet sie per Telnet an einen Zielcontroller.

Eingaben

Die Eingaben kommen per WebSocket an den HTTPS-Server und werden in server/InputWS.js verarbeitet.

Unterstützte Nachrichten

• Ping
  • Antwort: Wird zurück an alle verbundenen Clients gesendet.
• M114
  • Antwort: Positionsdaten des Roboters im JSON-Format.
• G-Code-Befehle:
  • G90, G91, G1, G28
  • G92 (wird intern als M92 verarbeitet — setzt Motorposition ohne Bewegung)
  • Messungen in X, Y, Z, A, B, C, E, F
  • M1 für direkte Motor-Koordinaten
• Datei-Kommandos:
  • FPoint, FPlus, FMinus, FShow, FList, FLoad <file>, FSave <file>, FClear
  • FFirst, FLast — erkannt, aber noch nicht implementiert
  • M20, M23, M28, M29

G-Code-Verarbeitung

• GCode.receiveGCode(robot, message)
  • Gruppiert Zeilen, unterstützt Inline-Jogging ($J=)
  • Schaltet zwischen absoluter und relativer Koordinatenverarbeitung
  • Aktualisiert Position und Winkel im robot-Objekt
  • Führt inverse Kinematik aus mit robot.calculateAngles3D()
  • Sendet das Ergebnis an robot.sendCommand()

Ausgaben

• WebSocket-Broadcasts an alle verbundenen Clients
  • Nachdem ein G-Code-Befehl verarbeitet wurde, sendet das System GCode.getM114(robot) zurück.
  • Für Datei-Kommandos gibt GCode.receiveFC() ebenfalls die aktuelle Position zurück.
• Telnet-Ausgabe an GRBL/FluidNC-Geräte
  • TelnetSenderGRBL.execCommand() erzeugt G1/G90-Befehle mit Achsenzuordnung und Feedrate.
• Info-Server API
  • /api/status — zeigt Client-Status, Sender-Status und letzte Befehle/Pings an
  • /api/position — gibt die aktuelle Roboterposition und Motorwinkel als JSON zurück

Konfiguration

Starten

• npm start
• Alternativ: node startRobot.js

Umgebungsvariablen

• PORT
  • Standard: 2095
  • Port für den WebSocket/HTTPS-Eingabeserver
• GRBL_BASE_IP
  • Standard: fluidNcBase.local
  • Zielhost für den ersten Telnet-Sender
• GRBL_ELLBOW_IP
  • Standard: fluidNcEllbow.local
  • Zielhost für den Ellbogen-Sender
• GRBL_HAND_IP
  • Standard: fluidNcHand.local
  • Zielhost für den Hand-Sender
• ROBOT_DEFAULT_FEEDRATE
  • Standard: 1000 (mm/min)
  • Default-Feedrate für G1-Befehle, wenn keine F-Angabe vorhanden ist
• ROBOT_SPEED_MODE
  • Werte: legacy (Standard) oder correct
  • legacy: alte Speed-Regelung — jeder Sender erhält die kartesische Feedrate F unverändert (Verhalten exakt wie bisher).
  • correct: koordinierte Feedrate pro Sender, sodass alle Controller den Bewegungs­schritt gleichzeitig beenden. Aktiviert automatisch calculateSpeeds().
  • Details: doc/ToDo_6a_Speed.md
• ROBOT_USE_SPEED_CALC
  • Werte: true, 1 oder sonst leer
  • Interner Schalter, ob robot.calculateSpeeds() rechnet. Ändert allein nicht die Sender-Ausgabe — dafür ist ROBOT_SPEED_MODE=correct nötig. Vom Korrekt-Modus automatisch aktiviert.

HTTPS-Konfiguration

• https/localhost.key
• https/localhost.pem
• Passphrase aktuell hart codiert als abcd

Telnet-Sender-Konfiguration

In startRobot.js werden drei TelnetSenderGRBL Instanzen erzeugt:

• telnetSender1 → Basisachse(n): x, y, z
• telnetSender2 → Ellbogenachse: a
• telnetSender3 → Handachsen: c, e, b

Die Achszuordnung kann in robot/TelnetSenderGRBL.js durch Anpassung der Konstruktorparameter geändert werden.

Serverschnittstellen

WebSocket Input Server

• Läuft auf https://localhost:<PORT>
• Erwartet WebSocket-Verbindungen und verarbeitet Nachrichten als G-Code oder Steuerbefehle

Info Server

• Läuft auf https://localhost:2098
• Statische Dateien:
  • /
  • /app.js
  • /style.css
  • /allApps.css
• API-Endpunkte:
  • /api/status
  • /api/position

Wichtige Dateien

• startRobot.js
• server/InputWS.js
• server/InfoServer.js
• robot/RobotBase.js — abstrakte Basisklasse / Interface-Vertrag (generische Infrastruktur)
• robot/kinematics/Arm3SegmentLinearX.js — konkrete Kinematik (Modell + Inverse/Vorwärts)
• robot/KinematicsFactory.js — wählt die Kinematik per Umgebungsvariable
• robot/GCodeParser.js — wandelt rohe Nachrichten in strukturierte Befehlsobjekte
• robot/RobotController.js — wendet geparste Befehle auf das Modell an (Steuerlogik)
• robot/GCode.js — Fassade + Datei-Befehle
• robot/TelnetSenderGRBL.js
• robot/fluidnc/FluidNCClient.js — alternative WebSocket-basierte FluidNC-Anbindung mit Reconnect-Logik (noch nicht integriert)
• GCodeFiles/ — enthalten Beispiel- und Log-G-Code-Dateien

Laufzeitvoraussetzungen

• Das Verzeichnis logs/ muss im Arbeitsverzeichnis existieren, da InputWS.js dort pings.log und gcode_commands.log schreibt.
• HTTPS-Zertifikate: https/localhost.key und https/localhost.pem (Passphrase aktuell hardcoded abcd).
• Die Telnet-Sender werden erst nach 5 Sekunden zum Roboter hinzugefügt, damit die Verbindungen Zeit haben aufzubauen.

ToDo / Open Tasks

Architektur- und Refactoring-Aufgaben sind in doc/ToDo_*.md dokumentiert:

Datei	Thema	Status
doc/ToDo_1_Parsing.md	G-Code-Parser-Schicht einführen	✅ erledigt
doc/ToDo_2_Anbindung.md	Sender-Interface und Orchestrierung	✅ erledigt
doc/ToDo_3_Config.md	Zentralisierte Konfiguration	offen
doc/ToDo_4_GCode.md	G-Code- und Datei-Handling trennen	offen
doc/ToDo_5_API.md	WebSocket-Antwortlogik strukturieren	✅ erledigt
doc/ToDo_6_RobotController.md	RobotController-Klasse einführen	✅ erledigt
doc/ToDo_6a_Speed.md	Speed-Steuerung: Schalter, calculateSpeeds()-Fix, koordinierte Feedrate	✅ erledigt (WS-Sender offen)
doc/ToDo_6b_FileHandling.md	File-Handling: fehlende Befehle, Cursor im Speicher, Fehler-Feedback	offen
doc/ToDo_7_Tests.md	Testabdeckung und Stabilität	teilweise
doc/ToDo_8_Bugs.md	Bekannte konkrete Bugs	teilweise
doc/ToDo_9_HardwareFeedback.md	Hardware-Feedback-Loop (GRBL-Antworten, Command-Queue, Positionsabgleich)	offen
doc/ToDo_10_VerbindungsVerlust.md	Verbindungsverlust erkennen, Watchdog, UI-Statusanzeige	offen
doc/ToDo_12_InverseKinematikConfig_ROADMAP.md	Austauschbare Kinematik: RobotBase + Robot7M, Env-Konfiguration	offen
doc/ToDo_49_Cleanup.md	Pre-Release-Cleanup: tote Code, Zertifikate, ToDos, README	offen

Empfohlene Bearbeitungsreihenfolge

ToDo_8  Bugs beheben          — kurz, blockiert nichts anderes
ToDo_3  Config                — Fundament für alles Weitere
ToDo_1  Parser                ┐
ToDo_6  RobotController       ┘ zusammen, da eng verzahnt
ToDo_4  Datei-Handling        — danach, klar abgrenzbar
ToDo_6a Speed-Steuerung      — calculateSpeeds bugfix, dann Sender-Integration
ToDo_6b File-Handling Detail — fehlende F-Befehle, Cursor im Speicher
ToDo_2  Sender-Interface      — mit Entscheidung: Telnet vs. FluidNC-WebSocket
ToDo_9  Hardware-Feedback     — baut auf ToDo_2 auf
ToDo_10 Verbindungsverlust    — baut auf ToDo_2 auf, parallel zu ToDo_9 möglich
ToDo_5  API                   — parallel zu ToDo_2/4 möglich
ToDo_7  Tests                 — begleitend zu allen obigen

Kurzübersicht weiterer offener Punkte:

• Dokumentation der vollständigen G-Code-Syntax erweitern
• FFirst/FLast-Befehle in GCode.receiveFC() implementieren
• ROBOT_USE_SPEED_CALC und motorSpeeds im echten Betrieb prüfen
• FluidNCClient.js evaluieren: als Ersatz oder Ergänzung zu TelnetSenderGRBL?
• HTTPS-Konfiguration und Zertifikatsverwaltung verbessern (Passphrase aus Env-Variable)
• logs/-Verzeichnis beim Start automatisch anlegen