Programování Unitree G1: síť, SDK2 a ROS 2 krok za krokem

K programování Unitree G1 potřebujete tři věci: verzi EDU, PC s Ubuntu připojené do vnitřní sítě robota a oficiální SDK unitree_sdk2. Tento návod vychází z veřejné dokumentace Unitree (repozitáře na GitHubu a Document Center) a u každého kroku uvádí soubor nebo stránku, ze které pochází. Pokud robot právě dorazil, začněte návodem zapnutí, dálkový ovladač a první postavení.

Který G1 lze programovat

Na oficiální produktové stránce G1 je sekundární vývoj uveden jen u G1 EDU; základní G1 má 23 stupňů volnosti a žádný výpočetní modul pro vývoj. Verze EDU mají 23 až 43 DoF, volitelný výpočetní modul (Unitree zmiňuje desky Orin) a volitelné ruce Dex3-1. V ceníku Abra stojí G1 Air od 19 809 € a G1-U1 EDU (23 DoF, výpočetní dok 100 TOPS) od 38 005 €, bez DPH. Všechny verze najdete na stránce G1; s výběrem mezi U1, U2 a verzemi s rukama pomůže návod kterou verzi G1 zvolit.

Produkty zmíněné v článkuCelá řada G1

Unitree G1 EDU U1

Sekundární vývoj, 23 DoF, výpočetní dok

38 005 € bez DPH

Detail produktuNabídka

Unitree G1 EDU U2

29 DoF: pas se 3 osami, paže se 7 osami

46 809 € bez DPH

Detail produktuNabídka

Baterie G1

9000 mAh, rychlá výměna

880 € bez DPH

Detail produktuNabídka

Architektura: kde běží váš kód

G1 EDU má počítač pro řízení pohybu, který spravuje Unitree, a vývojový počítač (PC2) pro uživatelský kód. Repozitáře Unitree, například xr_teleoperate, uvádějí PC2 na adrese 192.168.123.164 s uživatelem unitree. Výchozí heslo dodává Unitree; vývojářské FAQ a návod LeRobot pro G1 uvádějí 123. Jakmile robot připojíte do sdílené sítě, heslo změňte.

Máte dvě možnosti:

• Kód na notebooku: PC komunikuje s robotem přes DDS po ethernetovém kabelu. Pro vývoj a ladění je to nejpohodlnější varianta.
• Kód na PC2: program spouštíte na robotu přes SSH. Hodí se pro autonomní provoz bez kabelu a pro nižší latenci.

ssh unitree@192.168.123.164

Nastavení sítě na PC

1. Propojte PC s robotem ethernetovým kabelem.
2. Nastavte rozhraní na ruční IPv4: adresa 192.168.123.99 (doporučuje ji Unitree), maska 255.255.255.0. Nepoužívejte adresy, které už robot používá, například .164.
3. Příkazem ip a nebo ifconfig si poznamenejte název rozhraní (enp3s0, eth0...): všechny příklady SDK ho vyžadují jako argument.
4. Ověřte spojení příkazem ping 192.168.123.164. Pokud robot neodpovídá, jde o problém se sítí a nemá smysl otevírat IDE.

Samostatný ethernetový port (stačí i USB adaptér) zabrání konfliktům se sítí laboratoře.

Instalace unitree_sdk2 (C++)

README k unitree_sdk2 uvádí jako referenční prostředí Ubuntu 20.04, gcc 9.4.0, CPU x86_64 nebo aarch64 a CMake 3.10 nebo novější. Na jiných verzích Ubuntu se SDK obvykle zkompiluje, otestované prostředí je ale toto. Windows README jako prostředí nepočítá.

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y cmake g++ build-essential libyaml-cpp-dev \
  libeigen3-dev libboost-all-dev libfmt-dev
git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2.git
cd unitree_sdk2 && mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/opt/unitree_robotics
make
sudo make install

make zkompiluje i příklady, které skončí v build/bin/. Instalaci do /opt/unitree_robotics doporučuje také simulátor unitree_mujoco.

Nebo Python: unitree_sdk2_python

Wrapper pro Python vyžaduje Python 3.8 nebo novější a cyclonedds 0.10.2:

git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2_python.git
cd unitree_sdk2_python
pip3 install -e .

Pokud se instalace zastaví s hláškou "Could not locate cyclonedds", README popisuje, jak zkompilovat CycloneDDS z větve releases/0.10.x a nastavit CYCLONEDDS_HOME. Příklady pro G1 jsou v example/g1/. Užitečná poznámka z README k příkladům: G1 a H1-2 používají zprávy unitree_hg, zatímco Go2, B2 a H1 používají unitree_go.

Debug mode: před každým low-level testem

Po zapnutí spustí G1 vlastní řízení pohybu, které průběžně posílá příkazy motorům. Pokud souběžně publikujete na rt/lowcmd, příkazy se střetnou a robot vibruje. Postup popsaný v návodu k nasazení v unitree_rl_gym je tento:

1. zapněte robota zavěšeného v postroji a počkejte na režim nulového momentu;
2. na dálkovém ovladači stiskněte L2+R2: robot přejde do debug mode s klouby v tlumení;
3. teprve teď spusťte low-level program.

V debug mode robot sám neudrží rovnováhu: nechte ho zavěšeného, dokud ho neudrží váš regulátor.

První test: pohyb kotníků

Příklad g1_ankle_swing_example (zdrojový kód v example/g1/low_level/) čte rt/lowstate, zapisuje do rt/lowcmd a rozkmitá kotníky. Ze složky build:

./bin/g1_ankle_swing_example enp3s0

Místo enp3s0 zadejte své rozhraní. Pokud terminál vypíše "CRC Error", přijatá zpráva je poškozená nebo neodpovídá očekávanému typu: zkontrolujte kabel, rozhraní a verzi SDK.

Pro příkazy vysoké úrovně (stání, chůze se zadanou rychlostí) slouží g1_loco_client. Ten používá vestavěné řízení pohybu, a proto se spouští mimo debug mode:

./bin/g1_loco_client --network_interface=enp3s0 --get_fsm_id

Hlavní topicy

Ruce mají topicy oddělené od lokomoce: řídicí smyčku nohou je vhodné držet v jednom procesu a úchop v jiném, s různými frekvencemi.

Nejdřív simulace: unitree_mujoco

unitree_mujoco je simulátor postavený na MuJoCo, který poskytuje stejné zprávy (LowCmd, LowState, SportModeState, u G1 i IMU trupu). Program napsaný s unitree_sdk2, unitree_sdk2_python nebo unitree_ros2 běží nejdřív v simulaci a potom na robotu. Simulátor podporuje jen low-level vývoj. Pro reinforcement learning pokrývá unitree_rl_gym celý cyklus train, play, sim2sim (MuJoCo) a sim2real pro G1, H1, H1-2 a Go2.

Kdy přidat ROS 2

Přímé SDK je nejkratší cesta k motorům a k izolovaným testům. ROS 2 potřebujete, když integrujete Nav2, MoveIt, standardní pipeline pro vidění, záznam přes rosbag nebo více robotů v jedné laboratoři. Balíček unitree_ros2 obsahuje zprávy unitree_hg a low-level příklad pro G1 (g1/lowlevel/g1_low_level_example); Unitree ho otestoval na Ubuntu 22.04 s Humble (doporučeno) a na Ubuntu 20.04 s Foxy. Instalaci, síť a první topic popisuje návod ROS 2 na robotech Unitree.

Bezpečnostní checklist pro laboratoř

• První testy vždy se zavěšeným robotem a volným prostorem kolem.
• V první řídicí smyčce nízká zesílení kp/kd a konzervativní limity momentu.
• Jedna osoba u dálkového ovladače, připravená přepnout robota do tlumení.
• Stejná verze SDK na PC i na robotu; po aktualizaci OTA příklady znovu ověřte.

Abra Robotics dodává řadu Unitree do Česka a na Slovensko, s podporou v angličtině, a jako služby oddělené od hardwaru nabízí školení a vývoj softwaru nad SDK: podrobnosti v sekcích Software a Univerzity a výzkum.