CHAMP 四足控制器开源框架

CHAMP 是一个开源开发框架，用于构建新的四足机器人和开发新的控制算法。该控制框架基于“利用模式调制和阻抗控制的高动态运动分层控制器：在麻省理工学院猎豹机器人上的实现”。

github地址: https://github.com/chvmp/champ

核心特点：
  1.完全自主（使用 ROS 导航堆栈）。
  2.设置助手用于配置新建的机器人。
  3.预配置URDF的**，例如 Anymal、MIT Mini Cheetah、Boston Dynamic's Spot 和 LittleDog。
  4.Gazebo模拟环境。
  5.与SpotMicroAI和OpenQuadruped等 DIY 四足项目兼容。
  6.TOWR和鸡头稳定等演示应用程序。
  7.轻量级 C++ 仅头文件库，可在 SBC 和微控制器上运行。

1. 安装
1.1 克隆并安装所有依赖项：

1. sudo apt install -y python-rosdep
   
2. cd <your_ws>/src
   
3. git clone --recursive https://github.com/chvmp/champ
   
4. git clone https://github.com/chvmp/champ_teleop
   
5. cd ..
   
6. rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

复制代码
如果您想使用任何预先配置的机器人，例如 Anymal、Mini Cheetah 或 Spot，请按照此处的说明进行操作。

1.2 构建你的工作空间：

1. cd <your_ws>
   
2. catkin_make
   
3. source <your_ws>/devel/setup.bash

复制代码

2. 快速入门
您不需要物理机器人来运行以下演示。如果您正在构建物理机器人，您可以在步骤 3 中了解如何配置和运行新机器人的更多信息。

2.1 RVIZ 步行演示：
2.1.1 运行基础驱动程序：

1. roslaunch champ_config bringup.launch rviz:=true

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2.1.2 运行teleop节点：

1. roslaunch champ_teleop teleop.launch

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如果您想使用操纵杆，请添加 Joy:=true 作为参数。

2.2 SLAM演示：
2.2.1 运行Gazebo环境：

1. roslaunch champ_config gazebo.launch

复制代码
2.2.2 运行gmapping包和move_base：

1. roslaunch champ_config slam.launch rviz:=true

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开始映射：

单击“二维导航目标”。

单击并拖动您希望机器人移动的位置。


通过运行以下命令保存地图：

1. roscd champ_config/maps
   
2. rosrun map_server map_saver

复制代码

2.3 自主导航：
2.3.1 运行Gazebo环境：

1. roslaunch champ_config gazebo.launch

复制代码
2.3.2 运行amcl和move_base：

1. roslaunch champ_config navigate.launch rviz:=true

复制代码
导航：

单击“二维导航目标”。

单击并拖动您希望机器人移动的位置。

3. 运行自己的机器人：
在真实机器人上运行 CHAMP 有两种方法：

Linux机器

使用此 ROS 包计算关节角度并将其发送到硬件接口来控制执行器。您可以遵循这些指南来创建执行器的界面。

轻量版

在 Teensy 系列微控制器上运行 CHAMP 的轻量级版本，并用它直接控制您的执行器。

3.1 生成机器人配置
首先使用champ_setup_assistant生成配置包。按照自述文件中的说明配置您自己的机器人。生成的包包含：

作为参考，您可以在此处查看已预先配置的机器人**。列表中包括一些流行的四足机器人，例如 Anymal、MIT Mini Cheetah、Boston Dynamic 的 LittleDog 和 SpotMicroAI。请随意下载catkin工作区'src'目录中的配置包来尝试。

机器人的 URDF 路径。

关节和链接图可帮助控制器了解机器人的语义。

步态参数。

硬件驱动程序。

导航参数（move_base、amcl 和 gmapping）。

用于步态和轻型机器人描述的微控制器头文件。这仅适用于使用微控制器运行四足控制器的机器人构建。

接下来，构建您的工作区，以便可以找到新生成的包：

1. cd <your_ws>
   
2. catkin_make

复制代码
3.2 基本驱动器：
这将运行四足控制器和所有传感器/硬件驱动程序：

1. roslaunch <myrobot_config> bringup.launch

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可用参数：

rviz - 与 RVIZ 一起启动。默认值：假

lite - 如果您使用微控制器来运行算法，请始终将其设置为 true。默认为 false。

用法示例：

查看您新配置的机器人：

1. roslaunch <myrobot_config> bringup.launch rviz:true

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使用微控制器运行真实的机器人：

1. roslaunch <myrobot_config> bringup.launch lite:=true

复制代码

3.3 创建地图：
必须运行 3.2 中描述的基本驱动程序才能运行 gmapping 和 move_base。

运行 gmapping 包和 move_base：

1. roslaunch <myrobot_config> slam.launch

复制代码
要打开 RVIZ 并查看地图：

1. roscd champ_navigation/rviz
   
2. rviz -d navigate.rviz

复制代码
开始映射：

单击“二维导航目标”。

单击并拖动您希望机器人移动的位置。




通过运行以下命令保存地图：

1. 
   
2. roscd <myrobot_config>/maps
   
3. rosrun map_server map_saver

复制代码

3.4 自主导航：
必须运行 3.2 中描述的基本驱动程序才能运行 amcl 和 move_base。

运行 amcl 和 move_base：

1. roslaunch <myrobot_config> navigate.launch

复制代码
要打开 RVIZ 并查看地图：

1. roscd champ_navigation/rviz
   
2. rviz -d navigate.rviz

复制代码
导航：

单击“二维导航目标”。

单击并拖动您希望机器人移动的位置。

3.5 在 Gazebo 中运行机器人
在模拟模式下运行 Gazebo 和基本驱动程序：

1. roslaunch <myrobot_config> gazebo.launch

复制代码
请注意，为了使其工作，URDF 必须与 Gazebo 兼容并具有ros_control功能。控制器已设置完毕，因此您只需添加执行器的传输即可。您还需要获得正确的物理参数，例如质量、惯性和脚部摩擦力。

有关正确设置这些参数的一些有用资源：

惯性计算 - https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_models/blob/indigo-devel/hector_xacro_tools/urdf/inertia_tensors.urdf.xacro

转动惯量列表 - https://en.**.org/wiki/List_of_moments_of_inertia

Gazebo 惯性参数 - http://gazebosim.org/tutorials?tut=inertia&cat=build_robot#Overview

您还可以查看此拉取请求作为示例。

3.6 在 Gazebo 中生成多个机器人
运行 Gazebo 和默认模拟世界：

1. roslaunch champ_gazebo spawn_world.launch

复制代码
您还可以通过将世界路径传递给“gazebo_world”参数来加载您自己的世界文件：

1. roslaunch champ_gazebo spawn_world.launch gazebo_world:=<path_to_world_file>

复制代码
生成机器人：

1. roslaunch champ_config spawn_robot.launch robot_name:=<unique_robot_name> world_init_x:=<x_position> world_init_y:=<y_position>

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生成的机器人的每个实例都必须有一个唯一的机器人名称，以防止主题和变换发生冲突。

4. 调整步态参数
机器人的步态配置可以在 <my_robot_config>/gait/gait.yaml 中找到。
膝盖方向- 膝盖应如何弯曲。您可以将机器人配置为遵循以下方向 .>> .>< .<< .<> 其中点是机器人的前侧。

最大线速度 X（米/秒）- 机器人的最大前进/后退速度。

最大线速度 Y（米/秒）- 机器人侧向移动时的最大速度。

最大角速度 Z（弧度/秒）- 机器人的最大旋转速度。

站立持续时间（秒）- 行走时每条腿应在地面上停留多长时间。如果您不确定，可以将其设置为默认值 (0.25)。站立持续时间越长，位移距参考点越远。

腿部摆动高度（米）- 摆动阶段的轨迹高度。

腿部站立高度（米）- 站立阶段的轨迹深度。

机器人行走高度（米）- 行走时臀部到地面的距离。请注意，将此参数设置得太高可能会使您的机器人不稳定。

CoM X 平移（米）- 您可以使用此参数在 X 轴上移动参考点。如果质心不在机器人的中间（从前臀部到后臀部），当您想要补偿重量时，这非常有用。例如，如果您发现机器人后面较重，您将设置一个负值以将参考点移动到后面。

里程计缩放器- 您可以使用此参数作为航位推算计算速度的乘数。这对于补偿开环系统上的里程计误差很有用。通常该值的范围是 1.0 到 1.20。