sim2sim/sim2real

D1 机器人控制系统基于 ROS 2 Humble 构建，支持强化学习控制、硬件控制、以及多种仿真环境，提供完整的 sim2sim 与 sim2real 工作流。本章节介绍系统功能、运行环境、构建方式以及仿真与硬件运行方法。本章节基于此仓库。

概述

D1 控制框架主要包含以下模块：

  • 强化学习控制器（支持 ONNX 推理），基于有限状态机组织控制逻辑

  • ros2_control 硬件桥接，连接真实机器人驱动库

  • Mujoco / Gazebo / Webots 三种仿真环境桥接与示例世界

  • 键盘控制与遥控（ELRS）交互模块

  • 多机器人模型与描述（tita、d1、d1h）

系统依赖

基础环境

  • Ubuntu 22.04

  • ROS 2 Humble

  • Webots R2025a

  • Gazebo Classic

  • colcon 构建工具

ROS 2 控制相关依赖：

sudo apt install ros-humble-ros2-control ros-humble-ros2-controllers

ONNX Runtime（用于 RL 推理）

wget https://github.com/microsoft/onnxruntime/releases/download/v1.10.0/onnxruntime-linux-x64-1.10.0.tgz
tar xvf onnxruntime-linux-x64-1.10.0.tgz
sudo cp -a onnxruntime-linux-x64-1.10.0/include/* /usr/include
sudo cp -a onnxruntime-linux-x64-1.10.0/lib/* /usr/lib

仿真环境依赖（按需安装）

Webots

sudo apt install ros-humble-webots-ros2 ros-humble-webots-ros2-control

Gazebo

sudo apt install ros-humble-gazebo-ros ros-humble-gazebo-ros2-control

Mujoco 需额外安装 DeepMind Mujoco（详情可参考此仓库）

构建控制系统

以下流程适用于所有仿真/硬件运行场景。

创建工作空间

mkdir -p ~/d1_ws/src

将代码放入src，然后执行：

cd ~/d1_ws
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

仿真运行

webots

地形可选：

  • empty_world

  • stairs

  • uneven 启动示例：

ros2 launch rl_controller sim_webots.launch.py robot:=d1 terrain:=empty_world

Gazebo

ros2 launch rl_controller sim_gazebo.launch.py robot:=d1h

Mujoco

  • 若仿真 D1，需要：

  • 复制 D1H 的 mesh 到 D1 模型中

  • 在 d1_description 中启用 mesh 构建

重新编译模型描述包 运行仿真：

ros2 launch rl_controller sim_mujoco.launch.py robot:=d1

实机运行

安装依赖与构建

sudo apt install python3-colcon-common-extensions
colcon build --symlink-install --packages-up-to rl_controller hardware_bridge

停止默认的系统服务

sudo systemctl stop d1_bringup.service

启动硬件控制器

ros2 launch rl_controller hw.launch.py robot:=d1

交互控制

键盘控制

ros2 run keyboard_controller keyboard_controller_node

遥控（ELRS）

ros2 launch teleop_command teleop_command.launch.py

控制器配置

控制器配置文件：

controller/rl_controller/config/<robot>/controllers.yaml

示例 ONNX 模型：

  • D1：bash flat.onnx , bash stairs.onnx

  • TITA：bash stand.onnx

修改控制策略时，需要同步更新：

  • controllers.yaml

  • 模型路径

状态机结构

强化学习控制器的有限状态机实现位于：

rl_controller/fsm/

包含状态定义、状态切换逻辑与动作生成。

常见问题

  • Webots未找到： 的安装路径要在环境变量中，例如： bash export WEBOTS_HOME=/usr/lib/webots

  • Mujoco 未找到：确认bash mujoco已安装并设置bash MUJOCO_DIR

  • 控制器未加载：检查bash controller_manager日志与bash controllers.yaml配置。

  • 模型描述加载失败：确认bash robot:=<name>与对应bash *_description包存在且可用