一個基於 PyBullet 的機器人手臂模擬項目
- 🤖 完整的機器人手臂物理模擬環境
- ⌨️ 直觀的鍵盤控制介面
- 🔄 兩種控制模式：關節控制和逆運動學控制
- 🎯 即時可視化：目標點和手臂狀態
- ⚡ 基於物理的精確模擬
- 🔄 一鍵重置：快速恢復初始狀態
- 📊 即時回饋：關節角度和目標位置顯示
pip install pybullet numpy- 複製或下載項目文件
- 運行主程式：
python robot_arm_simulation.py| 按鍵 | 功能 |
|---|---|
| M | 切換控制模式 (關節控制/逆運動學控制) |
| R | 重置所有關節到初始位置 |
| Q | 退出模擬 |
在此模式下，您可以單獨控制每個關節的角度：
| 按鍵 | 功能 |
|---|---|
| 1-7 | 選擇要控制的關節 (1-7) |
| W | 增加選中關節的角度 |
| S | 減少選中關節的角度 |
在此模式下，您可以直接控制末端執行器的位置，系統會自動計算所需的關節角度：
| 按鍵 | 功能 |
|---|---|
| I/K | 沿 X 軸移動目標點 (前進/後退) |
| J/L | 沿 Y 軸移動目標點 (左/右) |
| U/O | 沿 Z 軸移動目標點 (上/下) |
項目包含強大的重置功能：
- 即時恢復：按
R鍵立即重置所有關節 - 完全重置：關節位置、目標點位置同步重置
- 狀態同步：內部變數和視覺顯示同時更新
- 操作回饋：控制台顯示重置確認資訊
def reset_all_joints():
"""重置所有關節到初始位置"""
for i in range(numJoints):
p.resetJointState(robotId, i, initialPositions[i])
p.setJointMotorControl2(robotId, i, p.POSITION_CONTROL, targetPosition=initialPositions[i])
print("已重置所有關節到初始位置")robot_arm_simulation/
├── robot_arm_simulation.py # 主程式文件
├── README.md # 項目說明文件
└── requirements.txt # 依賴包列表
項目默認使用 KUKA LBR iiwa 7自由度機器人手臂：
- 7個旋轉關節：完整的運動自由度
- 工業級精度：適合研究和教育
- 協作機器人：安全的模擬環境
- 引擎：PyBullet 物理引擎
- 重力：9.8 m/s²
- 模擬頻率：240Hz
- 碰撞檢測：即時物理交互
- 正向運動學：關節角度 → 末端位置
- 逆運動學：末端位置 → 關節角度
- 位置控制：精確的關節伺服控制
# 添加可抓取的物體
boxId = p.loadURDF("cube.urdf", [0.5, 0, 0.5])# 實現平滑運動軌跡
waypoints = [[0.5,0,0.5], [0.6,0.1,0.6], [0.4,-0.1,0.7]]# 視覺感測器
camera_view = p.getCameraImage(width=224, height=224)
# 力感測器
contact_points = p.getContactPoints(robotId)- PID 控制器
- 阻抗控制
- 自適應控制算法
要使用其他機器人模型，修改載入程式碼：
# 替換為您的 URDF 文件路徑
robotId = p.loadURDF("path/to/your/robot.urdf", [0, 0, 0])在主循環中添加新的控制邏輯：
elif controlMode == "YOUR_NEW_MODE":
# 實現新的控制邏輯
pass自訂重置功能：
def custom_reset():
reset_all_joints()
# 添加自訂重置邏輯
custom_initial_position = [0.1, 0.2, -0.1, 0, 0, 0, 0]
# ...| 問題 | 解決方案 |
|---|---|
| 顯示問題 | 確保系統支持 OpenGL，嘗試 p.DIRECT 模式 |
| 導入錯誤 | 確認安裝所有依賴，檢查 Python 版本 (3.7+) |
| 控制無響應 | 確保視窗焦點，檢查鍵盤映射 |
| 機器人不移動 | 檢查關節限制，確認控制模式 |
對於較低配置的電腦：
# 降低模擬精度提高性能
p.setPhysicsEngineParameter(fixedTimeStep=1./120.)- 查看關節資訊：程式啟動時顯示所有關節詳情
- 監控控制台輸出：即時顯示操作回饋
- 使用重置功能：遇到問題時按
R重新開始
git clone <repository-url>
cd robot_arm_simulation
pip install -r requirements.txt