猎豹软件开源项目教程：从零掌握四足机器人编程

猎豹软件开源项目教程：从零掌握四足机器人编程

【免费下载链接】Cheetah-Software项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ch/Cheetah-Software

项目介绍

猎豹软件（Cheetah-Software）是由麻省理工学院生物仿生学实验室开发的一个开源项目，它主要用于模拟和控制机器人，特别是Mini Cheetah这一类小型四足机器人。该项目的核心是C++编写的软件库，提供了硬件接口、运动控制和仿真等功能。

项目快速启动

环境准备

确保你已安装以下依赖项：

• Qt（用于图形界面）
• libsoem（EtherCAT驱动）
• CMake（构建系统）
• Git（版本控制系统）

下载源码

git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/ch/Cheetah-Software.git cd Cheetah-Software

构建与安装

根据你的目标平台（本地或Mini Cheetah），运行以下命令：

mkdir build cd build # 用于本地机器 cmake .. # 或者，对于Mini Cheetah cmake -DMINI_CHEETAH_BUILD=TRUE .. make -j4

运行示例程序

完成后，你可以运行simulator中的示例：

./build/sim/sim

应用案例和最佳实践

猎豹软件常被用来进行以下操作：

• 运动控制：开发复杂的步态模式和动态平衡策略。
• 硬件在环仿真：在实际硬件上测试控制算法，以验证其性能和稳定性。
• 实验设计：创建实验场景，记录数据以评估机器人的行为和响应。

最佳实践包括定期更新库以获取最新的功能和修复，以及为新的硬件配置或特定任务定制代码。

典型生态项目

猎豹软件与其他几个相关项目协同工作，构成一个完整的机器人研究生态系统：

• LCM（Ligament Communication Manager）：用于多进程间的实时通信。
• GigE Vision Cameras：提供高分辨率视觉输入，用于视觉感知和导航。
• Measurement Computing E-DIO24：扩展数字输入/输出能力，用于控制和监测外围设备。

这些组件共同构成了一个强大的开源工具链，支持学术研究和工业应用中对高性能机器人系统的开发。

项目结构解析

猎豹软件项目采用模块化设计，主要包含以下核心组件：

公共模块 (common/)

• Collision：碰撞检测和响应系统
• ControlParameters：控制参数管理和配置
• Controllers：各种控制器实现
• Dynamics：机器人动力学模型
• Math：数学工具和算法
• SimUtilities：仿真工具和实用程序
• SparseCMPC：稀疏模型预测控制算法

机器人模块 (robot/)

• HardwareBridge：硬件桥接接口
• RobotController：机器人控制器基类
• RobotRunner：机器人运行管理器

仿真模块 (sim/)

• Simulation：核心仿真引擎
• Graphics3D：三维图形渲染
• GameController：游戏控制器支持

用户模块 (user/)

• MIT_Controller：MIT官方控制器实现
• JPos_Controller：关节位置控制器
• Example_Leg_InvDyn：腿部逆动力学示例

第三方库 (third-party/)

• osqp：二次规划求解器
• qpOASES：优化算法库
• SOEM：EtherCAT主站实现

开发指南

创建自定义控制器

要创建自定义机器人控制器，可以继承RobotController基类：

#include "RobotController.h" class MyCustomController : public RobotController { public: MyCustomController() : RobotController() {} void initializeController() override { // 初始化控制器参数 } void runController() override { // 实现控制逻辑 } };

配置控制参数

项目使用YAML文件进行参数配置：

control_mode: gait_type: "trot" speed: 0.5 stance_height: 0.25

数据记录与分析

猎豹软件提供了完善的数据记录功能，可以通过LCM工具实时监控机器人状态，并将数据导出进行分析。

故障排除

常见编译问题

• Qt未找到：确保Qt开发包已正确安装
• EtherCAT驱动缺失：安装libsoem库
• 权限问题：确保对硬件设备有访问权限

运行时问题

• 仿真启动失败：检查OpenGL驱动和图形卡支持
• 硬件连接异常：验证EtherCAT网络配置

总结

猎豹软件项目为四足机器人开发提供了完整的解决方案，从底层硬件控制到高层运动规划，涵盖了机器人开发的各个方面。通过本教程，你可以快速上手项目开发，构建自己的智能机器人系统。

项目提供了丰富的示例代码和详细的文档，建议开发者充分利用这些资源，深入理解项目架构和设计理念。

【免费下载链接】Cheetah-Software项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ch/Cheetah-Software