人形机器人基础

前言

本章介绍了怎么配置并使用Mujoco作为机器人的仿真环境。

配置Miniconda和MuJoCo物理仿真环境教程

以下教程在已有ROS Noetic的Ubuntu20.04虚拟机中进行，隔离配置一个基于Conda的MuJoCo仿真环境。

为了避免MuJoCo和ROS出现Python依赖冲突，且因为虚拟机硬盘和内存有限，所以选择更加轻量的Miniconda配置虚拟环境。

一、安装 Miniconda

1、下载安装脚本

打开终端，建议先回到主目录，然后下载安装脚本：

cd ~
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh

2、运行安装脚本

输入下面的代码安装

bash Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh

出现以下提示证明已经在许可协议页面了，持续按空格翻页

Welcome to Miniconda3
In order to continue the installation process, please review the license agreement.
Please, press ENTER to continue

接下来只要继续输入yes或回车同意就行了。

接下来是最关键的一步，如果你的电脑已经安装过其他版本的Mujoco或ros，在下面的选项一定要填no

Do you wish the installer to initialize Miniconda3
by running conda init? [yes|no]

最后输入以下代码激活conda环境

source ~/miniconda3/bin/activate

输入下面的代码确认是否安装成功

conda --version

出现版本号就证明安装成功了。

二、安装 Mujoco

1、接受服务条款

打开bash终端，输入代码激活conda环境

source ~/miniconda3/bin/activate

随后依次输入下面的代码进行授权

conda tos accept --override-channels --channel https://repo.anaconda.com/pkgs/main

conda tos accept --override-channels --channel https://repo.anaconda.com/pkgs/r

2、创建mujoco环境

输入下面的代码创建mujoco环境

conda create -n mujoco-grasp python=3.10 -y

创建完成之后激活环境

conda activate mujoco-grasp

看到命令行前缀从(base)变成(mujoco-grasp)，就可以了。

确认环境可以正常激活之后输入下面的代码退出conda环境

conda deactivate

3、安装系统图形库

输入下面的代码安装系统图形库

sudo apt update

sudo apt install -y libglfw3 libglew-dev libgl1-mesa-glx libosmesa6-dev patchelf

4、在 conda 环境里安装 MuJoCo

进入(mujoco-grasp) 环境

conda activate mujoco-grasp

安装Mujoco和其他所需库

pip install mujoco numpy scipy matplotlib

最后输入下面的代码验证是否安装成功

python -c "import mujoco; print(mujoco.__version__)"

出现版本号就可以了

最后每次要打开Mujoco就需要输入下面的代码进入环境

source ~/miniconda3/bin/activate
conda activate mujoco-grasp

三、代码示例

下面是一个MuJoCo小球自由落体测试脚本，用来简单测试。

1. 文件位置

完整代码的仓库路径src/humanoid/mujoco_demo/falling_ball.py

2. 核心代码

import mujoco
import mujoco.viewer
import time

# 定义模型
model = mujoco.MjModel.from_xml_string("""
    <mujoco>
    <option gravity = "0 0 -10"/>
        <worldbody>
            <light pos = "0 0 5"/>
            <geom type = "plane" size = "2 2 0.1" rgba = ".9 .9 .9 1"/>
                <body pos = "0 0 4">
                <freejoint/>
                <geom type = "sphere" size = "0.1" rgba = ".5 .5 .5 2" solref = "0.01 0.5"/>
            </body>
        </worldbody>
    </mujoco>
""")

# 创建数据对象
data = mujoco.MjData(model)

# 启动循环
with mujoco.viewer.launch_passive(model, data) as viewer:
    start_time = time.time()

    while viewer.is_running() and (time.time() - start_time < 10):

        mujoco.mj_step(model, data)

        viewer.sync()

        time.sleep(model.opt.timestep)

3、运行效果

如图所示，运行之后会弹出一个窗口，内容是一个小球从高处坠落，运行10秒后自动关闭。成功事例截图： alt text

参考

人形机器人的示例