欢迎访问 🐉 OpenLoong 开源项目代码仓库！
OpenLoong开源项目是由人形机器人（上海）有限公司、上海人形机器人制造业创新中心与开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）共同运营的开源项目。本仓库提供了一套基于 MPC 与 WBC 的仿人机器人控制框架，可部署在 Mujoco 仿真平台上。基于上海人形机器人创新中心“青龙”机器人模型，提供行走、跳跃、盲踩障碍物三种运动示例，在实物样机上实现了机器人的行走、盲踩障碍两种运动。
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易部署 提供全面的代码运行环境部署解决方案，以便用户能够轻松配置其所需的工作环境，本代码仓库包含了主要依赖，无需进行众多第三方库的安装，简化整个部署过程。
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可扩展 控制框架结构采用分层模块化设计，旨在提高系统的可维护性和可扩展性，系统各功能模块在逻辑和功能上具有明确的界限，为二次开发提供了更加友好的环境，使开发人员能够更轻松地对系统进行功能定制和扩展。
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易理解 代码结构简洁，遵循针对功能进行模块封装的代码设计原则，应用总线进行模块间数据交互，减少封装冗余，有助于降低代码复杂度；算法实现采用“读取-计算-写入”的简单逻辑，提高代码的可理解性。
2024.06.29
- 增加walk_wbc_joystick与 walk_mpc_wbc_joystick两个demo，可利用键盘控制机器人运动，并能实现转弯。
2024.08.12
- 修改由mujoco中提取传感器数据的ID错误，感谢驯龙软件对该问题的提出；
- 修改MPC中c矩阵定义的维数错误，感谢@geekloong、@yichuanku对该问题的提出；
- 修改WBC优先级计算中，第一个优先级的计算错误，感谢@1190201119对该问题的提出；
- 修改MPC的代价函数。
2024.09.11
- 增加低阻尼模型分支“low_damping_model”，该模型与实物样机的关节响应基本一致，提供walk_wbc_joystick与 walk_mpc_wbc_joystick两个demo；
- 增加更换模型说明文档Tutorial。
环境建议
- 操作系统：Ubuntu 22.04.4 LTS
- 编译器：g++ 11.4.0
依赖安装
本仓库为基于 mujoco 针对“青龙”人形机器人进行制仿真测试， mujoco 的仿真引擎、pinocchio 动力学库、eigen、quill 记录工具、GLFW 图形库、jsoncpp 解析库等也包含到了仓库之中，但仿真界面需系统支持 openGL，需安装
# Update & Install Dependencies
sudo apt-get update
sudo apt install git cmake gcc-11 g++-11
sudo apt install libglu1-mesa-dev freeglut3-dev代码获取与编译
# Clone
git clone https://atomgit.com/openloong/openloong-dyn-control.git
# Build
cd openloong-dyn-control
mkdir build
cd build
cmake ..
make
# mujoco simulation
./walk_mpc_wbc #or ./walk_wbc or ./jump_mpc仿真效果
主要前缀后缀指代说明
| 前缀后缀 | 指代 |
|---|---|
| _L, _W | 本体坐标系下、世界坐标系下 |
| fe_ | 足末端 |
| _L, _l, _R, _r | 左侧、右侧 |
| swing, sw | 摆动腿 |
| stance, st | 支撑腿 |
| eul, rpy | 姿态角 |
| omega | 角速度 |
| pos | 位置 |
| vel | 线速度 |
| tor*, tau* | 力矩 |
| base | BaseLink |
| _des | 期望值 |
| _cur | 当前实际值 |
| _rot | 坐标变换矩阵 |
关键控制参数说明
- MPC权重
//MPC.h
void set_weight(double u_weight, Eigen::MatrixXd L_diag, Eigen::MatrixXd K_diag);
//*u_weight* ：系统输入最小权重
//*L_diag* ：系统状态与期望误差权重，顺序为eul, pos, omega, vel
//*K_diag* ：系统输入权重，顺序为fl, tl, fr, tr- WBC优先级
//WBC_QP.cpp
std::vector<std::string taskOrder;
taskOrder.emplace_back("RedundantJoints");
taskOrder.emplace_back("static_Contact");
taskOrder.emplace_back("Roll_Pitch_Yaw_Pz");
taskOrder.emplace_back("PxPy");
taskOrder.emplace_back("SwingLeg");
taskOrder.emplace_back("HandTrack");
//添加优先级及调整优先级顺序- WBC权重
//PriorityTasks.h
Eigen::MatrixXd Kp; //WBC某一优先级中，位置误差权重
Eigen::MatrixXd Kd; //WBC某一优先级中，速度误差权重
//WBC_QP.h
Eigen::MatrixXd Q1; //外部接触力与期望误差权重,顺序为fl, tl, fr, tr
Eigen::MatrixXd Q2; //关节加速度与期望误差权重- 腾空腿轨迹
//FootPlacement.h
double kp_vx; //腾空腿x方向位置落脚点调节参数
double kp_vy; //腾空腿y方向位置落脚点调节参数
double kp_wz; //腾空腿z方向姿态落脚点调节参数
double stepHeight; //抬腿高度
//FootPlacement.cpp
double FootPlacement::Trajectory(double phase, double des1, double des2); //腾空腿z方向轨迹
//phase：达到最高点的腾空相位
//des1：轨迹最高点位置
//des2：轨迹最终位置- 步态控制
//GaitScheduler.h
double tSwing; //单步时长
double FzThrehold; //触地足底力阈值
//GaitScheduler.cpp
DataBus::LegState legState=DataBus::RS; //初始腾空腿- 关节参数
//JointCtrConfig.json
"Joint-ankle-l-pitch" : {
"PVT_LPF_Fc" : 20,
"kd" : 5.0,
"kp" : 50.0,
"maxPos" : 0.61087,
"maxSpeed" : 48.8,
"maxTorque" : 58.5,
"minPos" : -0.43644
}模型替换说明
模型更换可参考Tutorial文档。
[1] D. Kim, J. D. Carlo, B. Katz, G. Bledt, S. Kim, Highly dynamic quadruped locomotion via whole-body impulse control and model predictive control. arXiv:1909.06586 (2019).
[2] Kim D, Jorgensen S J, Lee J, et al. Dynamic locomotion for passive-ankle biped robots and humanoids using whole-body locomotion control. arXiv:1901.08100 (2020).
[3] Di Carlo J, Wensing P M, Katz B, et al. Dynamic locomotion in the mit cheetah 3 through convex model-predictive control[C]//2018 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems (IROS). IEEE, 2018: 1-9.
[4] 卞泽坤, 王兴兴. 四足机器人控制算法: 建模、控制与实践[M]. 机械工业出版社, 2023
若应用本开源项目中的代码，请以以下格式进行引用：
@software{Robot2024OpenLoong,
author = {Humanoid Robot (Shanghai) Co., Ltd},
title = {{OpenLoong-DynamicsControl: Motion control framework of humanoid robot based on MPC and WBC}},
url = {https://atomgit.com/openloong/openloong-dyn-control.git},
year = {2024}
}欢迎各位开发者参与本代码库的优化与提高！
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