介绍

Unitree mujoco

unitree_mujoco 是基于 Unitree sdk2 和 mujoco 开发的仿真器。用户使用 Unitree_sdk2、 unitree_ros2 和 unitree_sdk2_python 开发的控制程序可以方便地接入该仿真器，实现仿真到实物的开发流程。仓库别基于 c++ 和 python 实现了两个版本的仿真器，其结构大致如下图所示:

目录结构

simulate: 基于 unitree_sdk2 和 mujoco (c++) 实现的仿真器
simulate_python: 基于 unitree_sdk2py 和 mujoco (python) 实现的仿真器
unitree_robots: unitree_sdk2 支持的机器人 mjcf 描述文件
terrain_tool: 仿真场景地形生成工具
example: 例程

支持的 Unitree sdk2 消息：

当前版本仅支持底层开发，主要用于控制器的 sim to real 验证

LowCmd: 电机控制指令
LowState：电机状态
SportModeState：机器人位置和速度

消息(DDS idl)类型说明

Unitree Go2, B2, H1, B2w, Go2w 型号的机器人使用 unitree_go idl 实现底层通信
Unitree G1 型号的机器人使用 unitree_hg 实现底层通信

注：

电机的编号与机器人实物一致，具体可参考 Unitree 文档
在机器人实物上关闭自带的运控服务后， SportModeState 消息是无法读取的。仿真中保留了这一消息，便于用户利用位置和速度信息分析所开发的控制程序。

安装

c++ 仿真器 (simulate)

1. 依赖

unitree_sdk2

推荐将 unitree_sdk2 安装在 /opt/unitree_robotics 路径下。

git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2.git
cd unitree_sdk2/
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/opt/unitree_robotics
sudo make install

详细见：https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2

mujoco

当前版本基于 mujoco-3.2.7 测试

sudo apt install libglfw3-dev libxinerama-dev libxcursor-dev libxi-dev

git clone https://github.com/google-deepmind/mujoco.git
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install

测试:

simulate

弹出 mujoco 仿真器表示安装成功。

yaml-cpp

yaml-cpp主要用于配置文件的读取：

sudo apt install libyaml-cpp-dev

2. 编译 unitree_mujoco

cd simulate/
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4

3. 测试:

运行：

./unitree_mujoco

可以看到加载了 Go2 机器人的 mujoco 仿真器。

在新的终端中运行：

./test

程序会输出机器人在仿真器中的姿态和位置信息，同时机器人的每个电机都会持续输出 1Nm 的转矩。

注：测试程序发送的是 unitree_go 消息，如果需要测试 G1 机器人，需要修改程序使用 unitree_hg 消息。

Python 仿真器 (simulate_python)

1. 依赖

unitree_sdk2_python

cd ~
sudo apt install python3-pip
git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2_python.git
cd unitree_sdk2_python
pip3 install -e .

如果遇到问题：

Could not locate cyclonedds. Try to set CYCLONEDDS_HOME or CMAKE_PREFIX_PATH

参考: https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2_python

mujoco-python

pip3 install mujoco

joystick

pip3 install pygame

2. 测试

cd ./simulate_python
python3 ./unitree_mujoco.py

在新终端运行

python3 ./test/test_unitree_sdk2.py

程序会输出机器人在仿真器中的姿态和位置信息，同时机器人的每个电机都会持续输出 1Nm 的转矩。

注：测试程序发送的是 unitree_go 消息，如果需要测试 G1 机器人，需要修改程序使用 unitree_hg 消息。

使用

1. 仿真配置

c++ 仿真器

c++ 仿真器的配置文件位于 /simulate/config.yaml 中：

# 仿真器加载的机器人名称
# "go2", "b2", "b2w", "h1"
robot: "go2"

# 机器人仿真仿真场景文件
# 以 go2 为例，指的是/unitree_robots/go2/文件夹下的 scene.xml 文件
robot_scene: "scene.xml" 

# dds domain id，最好与实物(实物上默认为 0)区分开
domain_id: 1 
# 网卡名称, 对于仿真建议使用本地回环 "lo"
interface: "lo"

# 是否输出机器人连杆、关节、传感器等信息，1为输出
print_scene_information: 1

# 是否使用虚拟挂带, 1 为启用
# 主要用于模拟 H1 机器人初始化挂起的过程 
enable_elastic_band: 0 # For H1

python 仿真器

python 仿真器的配置文件位于 /simulate_python/config.py 中：

# 仿真器加载的机器人名称
# "go2", "b2", "b2w", "h1"
ROBOT = "go2" 

# 机器人仿真仿真场景文件
ROBOT_SCENE = "../unitree_robots/" + ROBOT + "/scene.xml" # Robot scene

# dds domain id，最好与实物(实物上默认为 0)区分开
DOMAIN_ID = 1 # Domain id
# 网卡名称, 对于仿真建议使用本地回环 "lo"
INTERFACE = "lo" # Interface 

# 是否输出机器人连杆、关节、传感器等信息，True 为输出
PRINT_SCENE_INFORMATION = True 

USE_JOYSTICK = 1 # Simulate Unitree WirelessController using a gamepad
JOYSTICK_TYPE = "xbox" # support "xbox" and "switch" gamepad layout
JOYSTICK_DEVICE = 0 # Joystick number

# 是否使用虚拟挂带, 1 为启用
# 主要用于模拟 H1 机器人初始化挂起的过程 
ENABLE_ELASTIC_BAND = False 

# 仿真步长 单位(s)
# 为保证仿真的可靠性，需要大于 viewer.sync() 渲染一次所需要的时间
SIMULATE_DT = 0.003  

# 可视化界面的运行步长，0.02 对应 50fps/s
VIEWER_DT = 0.02

游戏手柄

仿真器会使用 Xbox 或者 Switch 游戏来模拟机器人的无线控制器，并将手柄按键和摇杆信息发布在"rt/wireless_controller" topic。如果手上没有可以使用的游戏手柄，需要将 config.yaml/config.py 中的 use_joystick/USE_JOYSTICK 设置为 0。如果使用的手柄不属于 Xbox 和 Switch 映射，可以在源码中自行修改或添加(可以使用 jstest 工具查看按键和摇杆 id)：

In simulate/src/unitree_sdk2_bridge/unitree_sdk2_bridge.cc:

 if (js_type == "xbox")
{
    js_id_.axis["LX"] = 0; // Left stick axis x
    js_id_.axis["LY"] = 1; // Left stick axis y
    js_id_.axis["RX"] = 3; // Right stick axis x
    js_id_.axis["RY"] = 4; // Right stick axis y
    js_id_.axis["LT"] = 2; // Left trigger
    js_id_.axis["RT"] = 5; // Right trigger
    js_id_.axis["DX"] = 6; // Directional pad x
    js_id_.axis["DY"] = 7; // Directional pad y
    
    js_id_.button["X"] = 2;
    js_id_.button["Y"] = 3;
    js_id_.button["B"] = 1;
    js_id_.button["A"] = 0;
    js_id_.button["LB"] = 4;
    js_id_.button["RB"] = 5;
    js_id_.button["SELECT"] = 6;
    js_id_.button["START"] = 7;
}

In simulate_python/unitree_sdk2_bridge.py:

if js_type == "xbox":
    self.axis_id = {
        "LX": 0,  # Left stick axis x
        "LY": 1,  # Left stick axis y
        "RX": 3,  # Right stick axis x
        "RY": 4,  # Right stick axis y
        "LT": 2,  # Left trigger
        "RT": 5,  # Right trigger
        "DX": 6,  # Directional pad x
        "DY": 7,  # Directional pad y
    }

    self.button_id = {
        "X": 2,
        "Y": 3,
        "B": 1,
        "A": 0,
        "LB": 4,
        "RB": 5,
        "SELECT": 6,
        "START": 7,
    }

人形机器人虚拟挂带

考虑到人形机器人不便于从平地上启动并进行调试，在仿真中设计了一个虚拟挂带，用于模拟人形机器人的吊起和放下。设置 enable_elastic_band/ENABLE_ELASTIC_BAND = 1 可以启用虚拟挂带。加载机器人后，按 9 启用或松开挂带，按 7 放下机器人，按 8 吊起机器人。

2. 地形生成工具

我们提供了一个在 mujoco 仿真器中参数化创建简单地形的工具，支持添加楼梯、杂乱地面、高程图等地形。程序位于 terrain_tool 文件夹中。具体的使用方法见 terrain_tool 文件夹下的 readme 文件。

3. sim to real

example 文件夹下提供了使用不同接口实现 Go2 机器人站起再趴下的简单例子。这些例子简演示了如何使用 Unitree 提供的接口实现仿真到实物的实现。下面是每个文件夹名称的解释：

cpp: 基于 C++, 使用 unitree_sdk2 接口
python: 基于 python，使用 unitree_sdk2_python 接口
ros2: 基于ros2，使用 unitree_ros2 接口

unitree_sdk2

编译运行

cd example/cpp
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4

运行：

./stand_go2 # 控制仿真中的机器人 (需确保 Go2 仿真场景已经加载)
./stand_go2 enp3s0 # 控制机器人实物，其中 enp3s0 为机器人所连接的网卡名称

sim to real

if (argc < 2)
{   
    // 如果没有输入网卡，使用仿真的 domian id 和 网卡(本地)
    ChannelFactory::Instance()->Init(1, "lo");
}
else
{   
    // 否则使用指定的网卡
    ChannelFactory::Instance()->Init(0, argv[1]);
}

unitree_sdk2_python

运行：

python3 ./stand_go2.py # 控制仿真中的机器人 (需确保 Go2 仿真场景已经加载)
python3 ./stand_go2.py enp3s0 # 控制机器人实物，其中 enp3s0 为机器人所连接的网卡名称

sim to real

if len(sys.argv) <2:
    // 如果没有输入网卡，使用仿真的 domian id 和 网卡(本地)
    ChannelFactortyInitialize(1, "lo")
else:
    // 否则使用指定的网卡
    ChannelFactortyInitialize(0, sys.argv[1])

unitree_ros2

编译安装首先确保已经正确配置好 unitree_ros2 环境，见 unitree_ros2。

source ~/unitree_ros2/setup.sh
cd example/ros2
colcon build

运行仿真

source ~/unitree_ros2/setup_local.sh # 使用本地网卡
export ROS_DOMAIN_ID=1 # 修改domain id 与仿真一致
./install/stand_go2/bin/stand_go2 # 运行

运行实物

source ~/unitree_ros2/setup.sh # 使用机器人连接的网卡
export ROS_DOMAIN_ID=0 # 使用默认的 domain id 
./install/stand_go2/bin/stand_go2 # 运行

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