宇树h1_2机器人：基于unitree_sdk2_python的机械臂控制-正逆解求法以及源码复现

摘要

       本文介绍了宇树H1_2双足机器人右臂控制算法的实现方法。首先通过官方文档和URDF文件了解机器人的基本结构，使用Python SDK接口进行编程控制。重点讲解了如何通过正逆运动学方法操控机械臂：（1）解析底层控制例程，实现关节复位和动作控制；（2）通过设定目标角度控制机械臂运动；（3）将7自由度简化成4自由度进行逆运动学解算。文中还提供了具体代码实现方法和注意事项，包括关节限位、角度定义等。

1 宇树h1_2机器人基本信息

（1）官方文档

链接：宇树科技 文档中心

官方文档涵盖h1_2机器人的各个部件名称、自由度、基本结构、关节序号与关节限位等进本信息。由于本文做的是机器人右臂的控制算法，所以我只总结了右臂有关信息。

（2）URDF文件

链接：https://github.com/unitreerobotics/unitree_ros/tree/master/robots/h1_2_description

（2）h1_2机器人本体控制sdk2_python接口

链接：unitree_sdk2_python/example at master · unitreerobotics/unitree_sdk2_python · GitHub

unitree_sdk2_python 是一个开源项目，旨在为 Unitree 双足机器人提供 SDK 接口，以便用户可以使用 Python 语言进行编程和控制。该项目是 Unitree 机器人开发者工具集的一部分，允许开发者通过 Python 实现对机器人硬件的访问和控制。

C++与底层开发不熟练的读者可以通过python接口很方便地调用该例程进行研究。

example路径下可以找到b2、b2w、g1、go2、h1_2等不同型号机器人的控制例程。

2 控制例程实现

参考宇树官方文档的教程，链接：unitree_sdk2_python/README zh.md at master · unitreerobotics/unitree_sdk2_python · GitHub

在Ubuntu22.04（Linux电脑，右键打开）终端（依次）输入，主要功能是克隆项目到本地。

（这里需要下载git并且联网）

cd ~ sudo apt install python3-pip git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2_python.git cd unitree_sdk2_python pip3 install -e .

用网线链接电脑与机器人：宇树科技 文档中心

这里需要知道机器人网卡名称（终端输入 ifconfig 查看）与网址。

在克隆的python项目中找到h1_2的底层（low_level）控制例程，并运行，即在终端输入：

python3 ./example/h1_2/low_level/h1_2_low_level_example.py enp2s0

最后的 enp2s0 改为自己查询到的网卡名称即可。

3利用正逆解操控机械臂

（1）控制例程源码解析

定义左右臂关节名称及序号：（可以对比官方文档给出的名称，对应起来）

 LeftShoulderPitch = 13 LeftShoulderRoll = 14 LeftShoulderYaw = 15 LeftElbow = 16 LeftWristRoll = 17 LeftWristPitch = 18 LeftWristYaw = 19 RightShoulderPitch = 20 RightShoulderRoll = 21 RightShoulderYaw = 22 RightElbow = 23 RightWristRoll = 24 RightWristPitch = 25 RightWristYaw = 26

关节复位至零状态：（注意此时机器人不是双手下垂而是大小臂垂直，小臂平行于地面）

此处利用的是平滑处理，将手臂从下垂变成至大小臂垂直。

 def LowCmdWrite(self): self.time_ += self.control_dt_ self.low_cm