导览课：人类到机器人

30分钟看懂人型机器人背后的工程逻辑

1. 训练

系统最低需求

显卡： Nvidia RTX 3070/4060，8 GB 显存
内存： 16 GB
硬盘容量： 200 GB

1.1 环境配置

【推荐】ioenv_cli一键配置

推荐使用使用我们的ioenv_cli，一键部署训练环境

依赖安装
- 安装Docker 教程地址
  
  提示
  需要将用户添加到docker组
```
sudo usermod -aG docker $USER #运行完需重启
```
- 安装 NVIDIA Container Toolkit 教程地址

下载ioenv_cli

git clone https://github.com/ioai-tech/ioenv_cli.git

加载环境变量
```
cd ioenv_cli
source ioenv.sh
```

使用ioenv list查看可用镜像

ioenv list

ENVIRONMENT          IMAGE      CONTAINER    STATUS    
-----------          -----      ---------    ------    
isaaclab             yes        yes          running   
mujocosim            yes        --           --        
onboard              --         --           --       

使用ioenv pull <ENVIRONMENT>拉取镜像
```
ioenv pull isaaclab
```
提示
如果你的地区无法访问docker hub，可以使用 ioenv pull <ENVIRONMENT> --from-mirror 从镜像服务器拉取docker image
通过ioenv run <ENVIRONMENT>启动镜像。如果本地不存在镜像，启动之前会自动拉取对应镜像
```
ioenv run isaaclab
```
- 运行之后会在$HOME/ioenv_ws下，创建一个共享文件夹isaaclab_ws，可以通过这个文件夹在本地$HOME/ioenv_ws/isaaclab_ws和docker$HOME/workspace之间传输文件，执行命令更改isaaclab_ws目录的权限
```
# 在主机环境里
sudo chown $USER:$USER $HOME/ioenv_ws/isaaclab_ws
```
- 训练需要用到的框架，都放在docker内的/opt目录下

手动配置

信息

手动配置只支持训练宇树g1

安装 IsaacLab 2.1.0版本（预计30分钟）下载地址

建议下载uv作为python包管理工具

curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

使用venv创建env_isaaclab虚拟环境

cd /opt
sudo mkdir -p env_isaaclab
sudo chown -R $USER:$USER env_isaaclab

uv venv --python 3.10 env_isaaclab
source env_isaaclab/bin/activate

在虚拟环境下，依次安装torch，isaacsim

# 针对cuda12的用户
uv pip install torch==2.9.1 torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu121
uv pip install --upgrade pip
uv pip install 'isaacsim[all,extscache]==4.5.0' --extra-index-url https://pypi.nvidia.com

下载IsaacLab仓库，并切换到release/2.1.0分支，运行安装脚本

cd /opt
sudo git clone https://github.com/isaac-sim/IsaacLab.git
sudo chown -R $USER:$USER IsaacLab
cd IsaacLab
git checkout release/2.1.0
sudo apt install cmake build-essential
./isaaclab.sh --install # or "./isaaclab.sh -i"

安装GMR（预计10分钟）
- 下载 GMR，使用pip安装
```
cd /opt
sudo git clone https://github.com/YanjieZe/GMR
sudo chown -R $USER:$USER GMR
uv pip install -e GMR
```
- 下载SMPLX模型，复制到GMR/assets/body_models路径下

安装 whole_body_tracking（预计5分钟）

下载 whole_body_tracking，使用pip安装

cd /opt
sudo git clone https://github.com/HybridRobotics/whole_body_tracking.git
sudo chown -R $USER:$USER whole_body_tracking
cd whole_body_tracking
uv pip install -e source/whole_body_tracking

下载unitree_descriptions

curl -L -o unitree_description.tar.gz https://storage.googleapis.com/qiayuanl_robot_descriptions/unitree_description.tar.gz && \
tar -xzf unitree_description.tar.gz -C source/whole_body_tracking/whole_body_tracking/assets/ && \
rm unitree_description.tar.gz

注册Wandb账号，https://wandb.ai，并在终端登录，建议保存 WANDB_API_KEY 到.bashrc中

$ wandb login
wandb: Currently logged in as: fox-io-ai (ioai) to https://api.wandb.ai. Use `wandb login --relogin` to force relogin

1.2 训练Pipeline

信息

下列指令需在虚拟环境env_isaaclab中运行

启动虚拟环境
```
cd /opt/env_isaaclab
source bin/activate
```
执行GMR的转换脚本，将准备好的SMPLX动作文件重映射到指定的机器人上，并录制预览视频

注意
镜像内自带一个相对安全的动作/opt/examples/General_A4_-_Look_Around_stageii.npz供测试使用，请先仿真验证后进行实机部署。实机部署需要保证机器人位于安全空旷的环境中。
```
cd /opt/GMR

# --robot {agibot_x2, unitree_g1} 可用灵犀x2和宇树g1
python scripts/smplx_to_robot.py --smplx_file <path_to_smplx_data> --robot <robot_model> --save_path <path_to_save_robot_data.pkl> --rate_limit --record_video
```
将GMR重映射的pkl文件，转换成whole_body_tracking的csv格式
```
python scripts/batch_gmr_pkl_to_csv.py --folder <motion_saved_folder>
```

执行whole_body_tracking的转换脚本，将csv文件转换成训练用的npz格式，并上传到你的wandb registry

cd /opt/whole_body_tracking

# --robot {agibot_x2, unitree_g1} 可用灵犀x2和宇树g1
python scripts/csv_to_npz.py --input_file <motion_name.csv> --robot <robot_model> --input_fps 30 --output_name <motion_name> --headless
# 转换完需要手动退出

提示

第一次运行whole_body_tracking时需要登陆wandb账号，并且账号里需要已经有一个名为motions的registry

预览wandb上保存的动作文件（可选）

注意

内存小于32g执行此步骤可能会导致系统卡死

# --robot {agibot_x2, unitree_g1} 可用灵犀x2和宇树g1
python scripts/replay_npz.py --robot <robot_model> --registry_name=<your-organization>-org/wandb-registry-motions/<motion_name>

执行whole_body_tracking的训练脚本

（宇树g1）选择训练任务Tracking-Flat-G1-Wo-State-Estimation-v0，避免状态估计误差造成机器人不稳定的情况

python scripts/rsl_rl/train.py --task=Tracking-Flat-G1-Wo-State-Estimation-v0  --registry_name <your-organization>-org/wandb-registry-motions/<motion_name> --headless --logger wandb --log_project_name <experiment_name> --run_name <run_name>

（灵犀x2）选择训练任务Tracking-Flat-X2-Wo-State-Estimation-v0

python scripts/rsl_rl/train.py --task=Tracking-Flat-X2-Wo-State-Estimation-v0  --registry_name <your-organization>-org/wandb-registry-motions/<motion_name> --headless --logger wandb --log_project_name <experiment_name> --run_name <run_name>

登陆wandb并检查训练过程，大约训练2.5k个迭代，模型接近收敛

在训练过程中，执行whole_body_tracking的验证脚本，检查当前模型的跟随效果

注意
内存小于32g执行此步骤可能会导致系统卡死，内存小于8g建议停止训练后验证
```
python scripts/rsl_rl/play.py \
    --task=Tracking-Flat-G1-Wo-State-Estimation-v0 \
    --num_envs=2 \
    --wandb_path=<wandb_run_path>
```
机器人能够比较精确地跟随动作，可以开始Sim2Sim的验证
训练结果存储在/opt/whole_body_tracking/logs/<robot>_flat/<wandb_run_name>里，把他移动到/root/workspace可被主机找到, 也可在wandb run 里下载

2. 仿真

2.1 环境配置

【推荐】ioenv_cli一键配置

推荐使用我们的ioenv_cli，一键部署仿真环境

下载ioenv_cli

git clone https://github.com/ioai-tech/ioenv_cli.git

加载环境变量
```
cd ioenv_cli
source ioenv.sh
```
使用ioenv pull mujocosim拉取mujocosim仿真环境
```
ioenv pull mujocosim
```

运行mujocosim仿真环境

ioenv run mujocosim

提示

需要有线/蓝牙连接xbox手柄，否则会出现以下报错

docker: Error response from daemon: error gathering device information while adding custom device "/dev/input/js0": no such file or directory

运行之后会在$HOME/ioenv_ws下，创建一个共享文件夹mujocosim_ws，可以通过这个文件夹在本地$HOME/ioenv_ws/mujocosim_ws和docker$HOME/workspace之间传输文件，执行命令更改mujocosim_ws目录的权限
```
# 在主机环境里
sudo chown $USER:$USER $HOME/ioenv_ws/mujocosim_ws
```
Docker内的/opt目录下的ros2_ws包含原始的motion_tracking_controller部署程序，io_ws包含我们修改后的实现。

手动配置

安装ROS2 Humble Desktop （预计30分钟）
- 按照官方教程安装完整的ROS2 安装教程

安装legged_control2（预计10分钟）安装教程

# Add apt source
echo "deb [trusted=yes] https://github.com/qiayuanl/legged_buildfarm/raw/jammy-humble-amd64/ ./" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/qiayuanl_legged_buildfarm.list
echo "yaml https://github.com/qiayuanl/legged_buildfarm/raw/jammy_humble-amd64/local.yaml humble" | sudo tee /etc/ros/rosdep/sources.list.d/1-qiayuanl_legged_buildfarm.list

echo "deb [trusted=yes] https://github.com/qiayuanl/simulation_buildfarm/raw/jammy-humble-amd64/ ./" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/qiayuanl_simulation_buildfarm.list
echo "yaml https://github.com/qiayuanl/simulation_buildfarm/raw/jammy-humble-amd64/local.yaml humble" | sudo tee /etc/ros/rosdep/sources.list.d/1-qiayuanl_simulation_buildfarm.list

echo "deb [trusted=yes] https://github.com/qiayuanl/unitree_buildfarm/raw/jammy-humble-amd64/ ./" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/qiayuanl_unitree_buildfarm.list
echo "yaml https://github.com/qiayuanl/unitree_buildfarm/raw/jammy-humble-amd64/local.yaml humble" | sudo tee /etc/ros/rosdep/sources.list.d/1-qiayuanl_unitree_buildfarm.list

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y \
    ros-humble-legged-control-base \
    ros-humble-mujoco-ros2-control \
    ros-humble-unitree-description \
    ros-humble-unitree-systems \
    ros-humble-xacro \
    ros-humble-rosbag2-storage-mcap

下载并编译motion_tracking_controller（预计5分钟）

mkdir -p ros2_ws/src
cd ros2_ws/src
git clone https://github.com/qiayuanl/unitree_bringup.git
git clone https://github.com/HybridRobotics/motion_tracking_controller.git
cd motion_tracking_controller
git checkout 491efc416bbea8a943e83abff7207e26f5426bde
cd ../..
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release --packages-up-to unitree_bringup motion_tracking_controller

2.2 运行仿真

把训练好的onnx模型放入主机的$HOME/ioenv_ws/mujocosim_ws里，映射到docker里的/root/workspace。另外/opt/onnx_policy里也有我们训练好的模型
先试试原始版本的motion_tracking_controller，启动之后会立即开始执行动作。但是动作执行结束后因为没有切换到站立模型，所以会直接摔倒在地。
```
cd /opt/ros2_ws
source install/setup.bash
ros2 launch motion_tracking_controller mujoco.launch.py policy_path:=<onnx_policy.path>
```
- 运行默认使用宇树g1模型，使用organization:=agibot robot_type:=x2选项可加载智元灵犀x2模型
```
ros2 launch motion_tracking_controller mujoco.launch.py organization:=agibot robot_type:=x2 policy_path:=<onnx_policy.path>
```
再试试我们修改后的版本，运行launch脚本，会加载5个模块
- state_estimator
- standby_controller
- stand_loop_controller
- motion_tracking_controller
- walking_controller
```
cd /opt/io_ws
source install/setup.bash
ros2 launch humanoid_controller mujoco.launch.py policy_path:=<onnx_policy.path>
```
- 双击左键选择部位，Ctrl+右键拖拽，xbox手柄RB+Y运行动作
- 运行/opt/onnx_polcies/中提供的训练好的模型
- 运行默认使用宇树g1模型，使用organization:=agibot robot_type:=x2选项可加载智元灵犀x2模型
```
ros2 launch humanoid_controller mujoco.launch.py organization:=agibot robot_type:=x2 policy_path:=<onnx_policy.path>
```
- 灵犀x2的配置文件中xbox手柄RB+X运行动作
因为灵犀x2的urdf文件为非官方提供，可能导致训练效果不理想

3. 实机部署

信息

因为unitree_g1原生的ROS2版本是Foxy，但是motion_tracking_controller只发布了ROS2 Humble 和 Jazzy的版本，所以必须在Docker环境中运行。

注意

Docker 内的/opt/onnx_policy包含我们预训练的模型。实机部署前，需在仿真中验证动作是否安全！实机运行时，操作人员需远离机器人！

3.1 端侧环境配置

进入机器人开发计算单元，使用我们的ioenv_cli，一键部署仿真环境。

信息

使用ssh进入机器人开发计算单元查看章节3.2

下载ioenv_cli

git clone https://github.com/ioai-tech/ioenv_cli.git

加载环境变量
```
cd ioenv_cli
source ioenv.sh
```
运行onboard环境后会在$HOME/ioenv_ws下，创建一个共享文件夹onboard_ws，可以通过这个文件夹在本地$HOME/ioenv_ws/onboard_ws和docker$HOME/workspace之间传输文件，执行命令更改onboard_ws目录的权限
```
# 在主机环境里
sudo chown $USER:$USER $HOME/ioenv_ws/onboard_ws
```

3.2 运行实机部署

部署宇树g1

机器人开机后，长按手柄L2+R2，切换到调试模式，机器人面部灯带变成黄色
在电脑终端上ssh到机上的ubuntu环境，进入onboard环境，运行控制脚本
```
ssh unitree@<wlan_ip>
source ioenv_cli/ioenv.sh
ioenv run onboard
```

第一次启动镜像时，在/root/.bashrc末尾中添加宇树g1的环境变量

echo "source /opt/robot_config/unitree_g1_setup.bash" >> /root/.bashrc
source /root/.bashrc

运行训练好的动作

source /opt/io_ws/install/setup.bash
ros2 launch humanoid_controller real.launch.py network_interface:=eth0 policy_path:=<onnx_policy.path>

部署智元灵犀X2

灵犀x2开机后，ssh进入开发计算单元（Orin NX）
```
ssh agi@10.0.1.41 #网线连接
```

通过开发计算单元进入运控计算单元，结束主控制进程，并且加载手柄驱动

ssh agi@10.0.1.40
aima em stop-app mc # 结束主控制进程
tmux new-session -d -s joy "ros2 launch teleop_twist_joy teleop-launch.py" #加载手柄驱动

回到开发计算单元，查看无线网卡ip，并用无线方式ssh到开发计算单元
```
ifconfig #查看无线网卡ip
ssh agi@<wlan_ip>
```

启动onboard镜像

cd ~/ioenv_cli
source ioenv.sh
ioenv run onboard

第一次运行，在/root/.bashrc末尾中添加灵犀X2的环境变量

echo "source /opt/robot_config/lingxi_x2_setup.bash" >> /root/.bashrc
source /root/.bashrc

运行训练好的动作

source /opt/io_ws/install/setup.bash
ros2 launch humanoid_controller real.launch.py organization:=agibot robot_type:=x2 network_interface:=eth0 policy_path:=<onnx_policy.path>

1. 训练​

1.1 环境配置​

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手动配置​

1.2 训练Pipeline​

2. 仿真​

2.1 环境配置​

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手动配置​

2.2 运行仿真​

3. 实机部署​

3.1 端侧环境配置​

3.2 运行实机部署​

部署宇树g1​

部署智元灵犀X2​

1. 训练

1.1 环境配置

【推荐】ioenv_cli一键配置

手动配置

1.2 训练Pipeline

2. 仿真

2.1 环境配置

【推荐】ioenv_cli一键配置

手动配置

2.2 运行仿真

3. 实机部署

3.1 端侧环境配置

3.2 运行实机部署

部署宇树g1

部署智元灵犀X2