键盘操控仿真机械臂

一、 项目概述

本项目基于 ROS Noetic 与 MoveIt!，在 RViz 中实现 Panda 机械臂的运动规划演示。为了满足物理动力学验证的要求，本项目进一步接入了 MuJoCo 物理引擎。通过编写独立的 Python 接口，将键盘输入的指令转化为 MuJoCo 中的关节控制信号，实现了在逼真的物理环境（包含重力、摩擦力）下的机械臂实时控制。本项目不依赖笨重的 Gazebo，轻量且运行流畅。

二、 项目目录结构

src/
└── panda_keyboard_control/
    ├── CMakeLists.txt                  # 编译与安装配置文件
    ├── package.xml                     # 包依赖声明文件
    ├── launch/
    │   └── main.launch                 # 一键启动配置文件
    ├── scripts/
    │   ├── panda_keyboard_control.py   # 键盘控制核心 Python 脚本（ROS MoveIt 版）
    │   └── main.py                     # 主程序启动入口脚本
    └── mujoco_sim/                     # MuJoCo 物理仿真模块
        ├── README.md                   # MuJoCo 环境依赖说明
        ├── keyboard_mujoco.py          # 接入 MuJoCo 的键盘控制核心脚本
        └── mujoco_menagerie/           # 官方高精度模型库（需自行克隆，不入库）

三、 核心配置文件说明

MuJoCo 键盘控制脚本

keyboard_mujoco.py 通过 Python 多线程监听键盘输入，并结合 MuJoCo 的物理步进计算（mj_step），将目标关节角写入 data.ctrl 位置伺服通道，实现了带有重力、摩擦力效果的关节实时控制。按键 1-7 控制对应关节正向转动，Shift+1-7 反向转动，r 复位到模型初始关键帧，q 退出程序。

ROS MoveIt 键盘控制脚本

panda_keyboard_control.py 基于 rospy 与 moveit_commander，通过 MoveGroupCommander 对 panda_arm 规划组下发关节目标值，由 MoveIt 完成运动规划后在 RViz 中执行。

一键启动配置

main.launch 加载 franka_description 的 Panda 机器人描述（xacro），启动 panda_moveit_config 的 move_group、RViz 以及键盘控制节点；main.py 为该 launch 文件的启动入口。

四、 编译与启动步骤

快速开始

请在终端中依次运行以下命令：

1. 配置 Python 环境：确保安装 MuJoCo

   pip3 install mujoco
   

2. 下载机器人模型：

   cd ~/catkin_ws/src/panda_keyboard_control/mujoco_sim
   git clone https://github.com/google-deepmind/mujoco_menagerie.git
   

3. 运行 MuJoCo 物理仿真控制：

   python3 keyboard_mujoco.py
   

4. 运行成功界面

5. 操作说明 程序运行后，系统会自动弹出键盘控制窗口，请在该窗口中按以下按键控制：

1. （可选）运行 ROS MoveIt 版本：在工作空间编译后，通过主入口一键启动

   cd ~/catkin_ws && catkin_make
   rosrun panda_keyboard_control main.py
   

五、 运行效果

六、 未验证项

• MuJoCo 独立演示 ≠ ROS MoveIt 闭环：keyboard_mujoco.py 为直接读写 MuJoCo 物理引擎的独立脚本，未接入 ROS 话题/服务，与 scripts/panda_keyboard_control.py 的 MoveIt 规划回路相互独立，两者尚未联调为统一的闭环控制。
• MuJoCo 侧关节目标角为开环递增，未做关节限位检查与碰撞检测，极端输入下的行为未验证。