CDUT_Dog

CDUT_Dog 是一个面向仿生足式机器人任务赛的 ROS 2 工作空间，覆盖四足底盘、电机驱动、步态控制、手柄遥控、IMU、物资箱感知定位、机械臂 MoveIt 控制和吸盘执行器。

当前代码已经具备分模块调试能力，也提供了部分任务赛链路入口；完整的“识别题目 -> 选择物资箱 -> 搬运归位 -> 自动计时/恢复”的任务级状态机仍在开发中。

文档导航

任务赛规则与比赛流程：根据仓库根目录 仿生足式规则V2.0.pdf 整理，仅保留任务赛相关规则。
任务赛代码完成度与待办：按比赛链路梳理当前代码已完成和待完成的功能。
步态动作话题说明：/gait_action 可用动作与调试方式。
DeepRobotics 电机驱动说明：电机驱动包的独立说明。

工作空间结构

CDUT_Dog/
├── README.md
├── 仿生足式规则V2.0.pdf
├── docs/
│   ├── task_competition_rules.md
│   └── task_implementation_status.md
└── src/
    ├── dog_bringup/             # 总启动入口、机器人模型、仿真场景、udev 规则、自定义消息
    ├── deep_motor_ros/          # DeepRobotics J60 电机 SocketCAN 驱动
    ├── dog_position_control/    # 四足站立、步态、/cmd_vel 和 /gait_action 控制
    ├── mit_controller/          # Gazebo/ros2_control 下的 MIT 风格关节控制器
    ├── dog_teleop/              # 手柄遥控，/joy -> /cmd_vel 或 /gait_action
    ├── dog_imu/                 # WitMotion IMU 串口/CAN 驱动
    ├── dog_lidar/               # 点云物资箱网格定位，发布目标箱位姿
    ├── dog_vision/              # YOLO 标签检测、目标选择、目标接近预览/控制
    ├── arm_model/               # 机械臂 URDF/Xacro
    ├── arm_movelt/              # 机械臂 MoveIt 配置与真机启动
    ├── arm_control/             # 机械臂硬件接口、MoveIt 规划服务、箱子动作序列
    └── suction_controller/      # 吸盘和放气阀继电器串口控制

主要能力

模块	当前能力	主要入口
四足底盘仿真	Gazebo 加载狗模型、`mit_controller`、步态控制器和 RViz	`ros2 launch dog_bringup sim.launch.py`
四足底盘真机	4 路 CAN、12 个 J60 关节、真机关节反馈、站立和保守步态	`ros2 launch dog_bringup real.launch.py`
手柄遥控	Xbox/PS 手柄映射为前后、横移、转向、下蹲/站立等指令	`ros2 launch dog_teleop dog_teleop.launch.py`
IMU	WitMotion normal/modbus/hmodbus/can/hcan 协议，发布 IMU/Mag/GPS	`ros2 launch dog_imu wit_imu.launch.py`
物资箱点云定位	从点云中筛选 2 排 4 列箱体，发布选中箱 `PoseStamped`	`ros2 launch dog_bringup target_perception.launch.py`
视觉标签检测	YOLO `.pt` 或 `.onnx` 模型检测标签，发布 2D 检测结果	`ros2 launch dog_vision dog_vision.launch.py`
目标接近	根据目标箱位姿生成预览路径，可选择发布 `/cmd_vel`	`ros2 launch dog_bringup target_nav_real.launch.py`
机械臂	DM-J4340 硬件接口、MoveIt、规划服务、箱子吸取/抬起/放置动作	`ros2 launch dog_bringup arm.launch.py`
吸盘	继电器 1 控制吸附，继电器 2 脉冲放气释放	`ros2 launch suction_controller suction_controller.launch.py`
总启动	一次拉起底盘、机械臂、感知模块	`ros2 launch dog_bringup all.launch.py`

环境准备

建议环境：

Ubuntu 22.04
ROS 2 Humble
Gazebo Classic 11
MoveIt 2
SocketCAN、PCL、OpenCV、pyserial
可选：ultralytics、onnxruntime，用于 YOLO .pt 或 .onnx 推理

编译完成后，每个新终端先执行：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash

仓库里的 .envrc 会加载 .vscode/disable_conda.bash，用于避免 Conda 环境污染 ROS 运行环境。

udev 设备名

真机调试前建议安装稳定设备名规则：

sudo cp src/dog_bringup/config/99-serial-can.rules /etc/udev/rules.d/
sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

规则会创建这些语义设备名：

设备	名称
IMU 串口	`/dev/ttyimu`
四足 CAN	`can_lf`、`can_lh`、`can_rf`、`can_rh`
机械臂电机 USB-CAN	`/dev/arm_motor`
吸盘继电器	`/dev/arm_relay1`
放气阀继电器	`/dev/arm_relay2`
机械臂相机	`/dev/arm_camera`

如果 USB 拓扑或设备 VID/PID 改变，需要同步修改 src/dog_bringup/config/99-serial-can.rules 和相关 YAML/launch 参数。

编译

source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

只编译某个包示例：

colcon build --symlink-install --packages-select dog_position_control

启动与调试

Gazebo 仿真

ros2 launch dog_bringup sim.launch.py

关闭 RViz：

ros2 launch dog_bringup sim.launch.py launch_rviz:=false

只启动仿真但不启动步态控制器：

ros2 launch dog_bringup sim.launch.py launch_gait_controller:=false

四足真机

ros2 launch dog_bringup real.launch.py

常用开关：

ros2 launch dog_bringup real.launch.py \
  launch_simulation:=false \
  launch_teleop:=false \
  launch_imu:=true

真机关键配置：

src/deep_motor_ros/config/four_can_real_robot.yaml
src/dog_position_control/config/gait_controller_real_stand.yaml
src/dog_bringup/config/99-serial-can.rules

手柄遥控

ros2 launch dog_teleop dog_teleop.launch.py

默认输出 /cmd_vel：

操作	效果
左摇杆前后	前进/后退
左摇杆左右	左右横移
右摇杆左右	原地转向
A 键	立即站立/零速
X/Y 键	下蹲/站立，见 `dog_teleop.yaml`

命令行验证：

ros2 topic pub --rate 20 /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist \
  "{linear: {x: 0.2, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0}}"

IMU

ros2 launch dog_imu wit_imu.launch.py type:=normal port:=/dev/ttyimu baud:=9600

查看数据：

ros2 topic echo /wit/imu
ros2 run dog_imu get_imu_rpy

感知和目标接近

只启动点云箱体定位、可选 YOLO 和目标选择：

ros2 launch dog_bringup target_perception.launch.py \
  cloud_topic:=/odin1/cloud_render \
  target_row:=0 \
  target_col:=1 \
  launch_yolo:=false \
  launch_target_selector:=false

启动真机目标接近预览。默认不会发布 /cmd_vel，适合先看 RViz 路径：

ros2 launch dog_bringup target_nav_real.launch.py publish_cmd_vel:=false

确认目标稳定后再允许它发布速度：

ros2 launch dog_bringup target_nav_real.launch.py \
  launch_real_control:=true \
  publish_cmd_vel:=true \
  launch_teleop:=false

机械臂和吸盘

ros2 launch dog_bringup arm.launch.py

常用动作触发：

# 进入视觉观察姿态
ros2 topic pub --once /arm_vision_motion/start std_msgs/msg/Empty "{}"

# 完整箱子动作: 视觉姿态 -> 吸取 -> 抬起 -> 放置 -> 视觉姿态
ros2 topic pub --once /arm_box_motion/start std_msgs/msg/Empty "{}"

# 吸取、抬起、地面放置、叠放可以分段调试
ros2 topic pub --once /arm_box_motion/suction std_msgs/msg/Empty "{}"
ros2 topic pub --once /arm_box_motion/lift std_msgs/msg/Empty "{}"
ros2 topic pub --once /arm_box_motion/place_ground std_msgs/msg/Empty "{}"
ros2 topic pub --once /arm_box_motion/place_stack std_msgs/msg/Empty "{}"

# 回原位并关闭吸盘
ros2 topic pub --once /arm_home_motion/start std_msgs/msg/Empty "{}"

直接控制吸盘：

ros2 topic pub --once /suction/enable std_msgs/msg/Bool "{data: true}"
ros2 topic pub --once /suction/enable std_msgs/msg/Bool "{data: false}"

总启动

ros2 launch dog_bringup all.launch.py

默认会启动底盘、机械臂和感知模块。比赛调试时建议先按模块验证，再使用总启动入口。

常用检查命令

ros2 topic echo /joint_states
ros2 topic echo /real/joint_states
ros2 topic echo /motor_cmd
ros2 topic echo /real/motor_feedback
ros2 topic echo /cmd_vel
ros2 topic echo /gait_status
ros2 topic echo /boxes/status
ros2 topic echo /navigation/nav_status
ros2 topic echo /wit/imu

关键配置

文件	作用
`src/deep_motor_ros/config/four_can_real_robot.yaml`	CAN 口、电机 ID、关节名、话题、限幅、退出回零
`src/dog_position_control/config/gait_controller_real_stand.yaml`	真机站立、步态、`/cmd_vel`、`/gait_action` 参数
`src/dog_position_control/config/gait_controller_sim_trot.yaml`	仿真步态参数
`src/dog_teleop/config/dog_teleop.yaml`	手柄轴/按键映射和速度上限
`src/arm_control/config/box_motion.yaml`	机械臂箱子吸取、抬起、放置动作参数
`src/suction_controller/config/suction_controller.yaml`	吸盘/放气阀继电器串口和控制字节
`src/dog_bringup/config/robot_controllers.yaml`	Gazebo ros2_control 控制器
`src/dog_bringup/config/99-serial-can.rules`	真机设备稳定命名

当前开发重点

任务赛完整闭环还缺这些关键模块：

智力题视觉识别、四则运算求解、答案对 4 取模、高分区发布。
根据箱体标签识别结果自动选择食品、工具、仪器/建材、药品的搬运顺序。
归位区坐标建图、从物资箱到归位区的自主导航。
底盘到位、机械臂抓取、带箱移动、释放、下一箱循环的任务级状态机。
摔倒/故障后的合规恢复流程、计时和任务日志。
IMU 姿态闭环、抓取成功检测、箱体放置成功检测。

更详细的状态请看任务赛代码完成度与待办。

提交说明

build/、install/、log/ 是本地生成目录，默认不提交。规则 PDF 是当前文档依据，后续如果官方发布新版本，需要重新更新 docs/task_competition_rules.md。

Name		Name	Last commit message	Last commit date
.vscode		.vscode
backups		backups
docs		docs
scripts		scripts
src		src
.envrc		.envrc
.gitignore		.gitignore
Odin1快速启动1.4.0.pdf		Odin1快速启动1.4.0.pdf
README.md		README.md
ocr_intruction.txt		ocr_intruction.txt
仿生足式规则V2.0.pdf		仿生足式规则V2.0.pdf
赛前测试.md		赛前测试.md

话题	类型	说明
`/vision/detections`	`dog_bringup/msg/Detection2DArray`	YOLO 2D 检测结果
`/vision/target_id`	`std_msgs/msg/Int32MultiArray`	目标行列 `[row, col]`
`/navigation/target_pose`	`geometry_msgs/msg/PoseStamped`	点云定位出的目标箱位姿
`/navigation/preview_path`	`nav_msgs/msg/Path`	目标接近预览路径
`/navigation/nav_status`	`std_msgs/msg/String`	目标接近状态

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