MuJoCo DEX 机器人仿真项目

本项目是基于 MuJoCo 物理引擎的 天工3.0 机器人仿真环境，用于开发和测试机器人控制算法。

项目结构

.
├── README.md                # 项目说明文档
├── resources                # 机器人模型文件
│   ├── tiangong3            # 天工3.0 机器人模型
│   └── terrain              # 地形高程图等资源
│   ├── evt2
└── scripts                      # Python 脚本目录
    ├── convert_xml.py           # URDF 到 XML 转换工具
    ├── elastic_band.py          # 弹性带控制器
    ├── terrain_generator.py     # 地形场景生成工具
    └── simulator_view_asyn.py   # 异步仿真器（支持 ROS2）

主要功能

1. 机器人模型

• 包含完整的 天工3.0 机器人模型，具有多个自由度
• 支持腿部、腰部和手臂关节控制
• 集成 IMU 传感器和关节传感器

2. 控制系统

• 支持位置控制和力矩控制模式
• 实现 PVD（位置-速度-力矩）混合控制器
• 提供传感器数据读取接口

3. 仿真功能

• 实时物理仿真
• 3D 可视化显示
• 数据记录和绘图功能
• ROS2 集成支持（通过 simulator_view_asyn.py）

安装依赖

# 建议使用虚拟环境
pip install mujoco numpy matplotlib pynput pillow

bodyctrl_msg 位于xmigcs/lib/下

# ros2 = jazzy
sudo dpkg -i ros-jazzy*.deb
# ros2 = humble
sudo dpkg -i ros-humble*.deb

使用方法

异步仿真（支持 ROS2）

# ros2 = jazzy
source /opt/ros/jazzy/setup.bash
export ROS_DOMAIN_ID=your_domain_id
python scripts/simulator_view_asyn.py -m tg3(机器人名称)

# ros2 = humble
source /opt/ros/humble/setup.bash
export ROS_DOMAIN_ID=your_domain_id
python scripts/simulator_view_asyn.py -m tg3(机器人名称)

地形测试场景

项目内置一组综合地形测试场地，包含：

• 三档楼梯：台阶高度 8cm / 12cm / 18cm，每档含上楼梯与下楼梯首尾相连
• 三档上下坡：坡度 10° / 20° / 30°，每档含上坡与下坡首尾相连
• 梅花桩：交错排列圆柱踏桩
• 随机起伏地形：Perlin 风格高度场
• 随机路面：随机高度与姿态的路面砖块

地形场景使用 tiangong3 (tg3) 机器人，生成与加载方式：

# 生成地形
python scripts/terrain_generator.py
# 地形场景
机器人出生点在场地原点，沿 +X 方向依次经过：起伏地形 → 随机路面 → 梅花桩 → 楼梯 → 上下坡。

# 以ros2 = humble 为例
source /opt/ros/humble/setup.bash
export ROS_DOMAIN_ID=your_domain_id
python scripts/simulator_view_asyn.py -m tg3_terrain

主要脚本说明

simulator_view_asyn.py

异步版本的机器人仿真器，支持：

• 多线程运行
• ROS2 集成
• 键盘控制
• 实时数据发布

elastic_band.py

弹性带控制器

机器人关节结构

DEX 机器人包含以下关节组：

1. 腿部关节：

   • hip_pitch_l_joint, hip_roll_l_joint, hip_yaw_l_joint
   • knee_pitch_l_joint, ankle_pitch_l_joint, ankle_roll_l_joint
   • 右腿对应关节

2. 腰部关节：

   • waist_yaw_joint, waist_roll_joint, waist_pitch_joint

3. 手臂关节：

   • shoulder_pitch_l_joint, shoulder_roll_l_joint, shoulder_yaw_l_joint
   • elbow_pitch_l_joint, elbow_yaw_l_joint, wrist_pitch_l_joint, wrist_roll_l_joint
   • 右臂对应关节

控制接口

通过修改 data.ctrl[] 数组来控制关节力矩，通过读取 data.sensordata[] 获取传感器数据。

键盘控制

在仿真运行时：

• end：切换力控、位控
• numlock: 暂停、继续
• up: 升起机器人
• down: 降下机器人
• ESC: 释放机器人，可以自由运动

数据记录

仿真器会自动记录以下数据用于后续分析和可视化：

• 关节位置、速度、力矩
• IMU 方向、加速度、位置数据

注意事项

1. 确保 MuJoCo 模型文件路径正确
2. 如需 ROS2 支持，请先启动 ROS2 环境
3. 仿真速度受系统性能影响，可通过调整 timestep 参数优化