PyBullet开荒笔记

基于gazebo_ros的机器人开发不是很适合RL的研究，所以我看了看网上大致主流的几款机器人模拟的平台。一般来说，大家会在gym上来做RL的第一个实例，后来我查到opencv在gym的基础上，基于bullet物理引擎开发了一款机器人仿真平台：roboschool，但是我在他们的github主页上发现roboschool已经被丢弃了，失望之余，一个新的链接给了我希望，这也就是下面目前开始学习的PyBullet。

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安装

首先最大的坑就是安装啦，这也是PyBullet的优点之一，不同于装到自闭，demo还跑不通的openai_ros或者其余的平台，PyBullet的安装很简单：

python3 -m pip install pybullet

我使用的平台是Ubuntu18，请根据自己平台安装pybullet。

然后PyBullet内部的一些demo需要额外下载，也就是pybullet的baselines模块，通过以下命令来下载：

git clone https://github.com/openai/baselines.git
cd baselines
pip3 install -e .

由于pybullet内部的一些开箱即用的RL算法是由tensorflow实现的，所以在运行pybullet内部现成的算法前，需要确保安装了tensorflow。

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第一个demo

我们来构建第一个pybullet程序，召唤一个星球大战中的r2d2机器人：

#!/usr/bin/python3
import pybullet as p
import pybullet_data
from time import sleep

# 链接物理引擎
p.connect(p.GUI)

# 设置模型加载路径
datapath = pybullet_data.getDataPath()
p.setAdditionalSearchPath(datapath)

# 加载模型
robot_id = p.loadURDF("r2d2.urdf", [0, 0, 0.5])

# 在这停顿
sleep(1000)

out:

鼠标滚轮可以调整观察的远近，Ctrl+拖动鼠标可以调整观察位置

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查看机器人信息

查看机器人的信息主要有getNumJoints()和getJointInfo()两个函数。

getNumJoints()接受两个参数，其中第一个参数为机器人ID，第二个参数可选，一般不需要选，因为只有多平台开发时才用得到。该函数返回该ID机器人的关节数量。

getJointInfo()接受三个参数，其中第三个参数和上面那个函数的第二个参数一样，有关平台，可以不填，前两个参数为需要查看的机器人的ID和需要查看的该机器人的关节序号。该函数返回一个tuple，该tuple的长度为17。具体含义可看下面的代码：

可以试着打印关于机器人的信息：

#!/usr/bin/python3
import pybullet as p
import pybullet_data
from time import sleep

# 链接物理引擎
p.connect(p.GUI)

# 设置模型加载路径
datapath = pybullet_data.getDataPath()
p.setAdditionalSearchPath(datapath)

# 加载模型
robot_id = p.loadURDF("r2d2.urdf", [0, 0, 0.5])

# 输出基本信息
joint_num = p.getNumJoints(robot_id)
print("r2d2的节点数量为：", joint_num)

print("r2d2的信息：")
for joint_index in range(joint_num):
    info_tuple = p.getJointInfo(robot_id, joint_index)
    print(f"关节序号：{
     info_tuple[0]}\n\
            关节名称：{
     info_tuple[1]}\n\
            关节类型：{
     info_tuple[2]}\n\
            机器人第一个位置的变量索引：{
     info_tuple[3]}\n\
            机器人第一个速度的变量索引：{
     info_tuple[4]}\n\
            保留参数：{
     info_tuple[5]}\n\
            关节的阻尼大小：{
     info_tuple[6]}\n\
            关节的摩擦系数：{
     info_tuple[7]}\n\
            slider和revolute(hinge)类型的位移最小值：{
     info_tuple[8]}\n\
            slider和revolute(hinge)类型的位移最大值：{
     info_tuple[9]}\n\
            关节驱动的最大值：{
     info_tuple[10]}\n\
            关节的最大速度：{
     info_tuple[11]}\n\
            节点名称：{
     info_tuple[12]}\n\
            局部框架中的关节轴系：{
     info_tuple[13]}\n\
            父节点frame的关节位置：{
     info_tuple[14]}\n\
            父节点frame的关节方向：{
     info_tuple[15]}\n\
            父节点的索引，若是基座返回-1：{
     info_tuple[16]}\n\n")

# 在这停顿
sleep(1000)

除去基本的环境连接与结束的信息外，打印信息如下：

r2d2的节点数量为： 15
r2d2的信息：
关节序号：0
            关节名称：b'base_to_right_leg'
            关节类型：4
            机器人第一个位置的变量索引：-1
            机器人第一个速度的变量索引：-1
            保留参数：0
            关节的阻尼大小：0.0
            关节的摩擦系数：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最小值：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最大值：-1.0
            关节驱动的最大值：0.0
            关节的最大速度：0.0
            节点名称：b'right_leg'
            局部框架中的关节轴系：(0.0, 0.0, 0.0)
            父节点frame的关节位置：(0.22, 0.0, 0.25)
            父节点frame的关节方向：(0.0, -0.7070904020014416, 0.0, 0.7071231599922604)
            父节点的索引，若是基座返回-1：-1


关节序号：1
            关节名称：b'right_base_joint'
            关节类型：4
            机器人第一个位置的变量索引：-1
            机器人第一个速度的变量索引：-1
            保留参数：0
            关节的阻尼大小：0.0
            关节的摩擦系数：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最小值：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最大值：-1.0
            关节驱动的最大值：0.0
            关节的最大速度：0.0
            节点名称：b'right_base'
            局部框架中的关节轴系：(0.0, 0.0, 0.0)
            父节点frame的关节位置：(0.2999999996780742, 0.0, -1.3898038463944216e-05)
            父节点frame的关节方向：(0.0, 0.7070904020014416, 0.0, 0.7071231599922604)
            父节点的索引，若是基座返回-1：0


关节序号：2
            关节名称：b'right_front_wheel_joint'
            关节类型：0
            机器人第一个位置的变量索引：7
            机器人第一个速度的变量索引：6
            保留参数：1
            关节的阻尼大小：0.0
            关节的摩擦系数：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最小值：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最大值：-1.0
            关节驱动的最大值：100.0
            关节的最大速度：100.0
            节点名称：b'right_front_wheel'
            局部框架中的关节轴系：(0.0, 0.0, 1.0)
            父节点frame的关节位置：(0.0, 0.133333333333, -0.085)
            父节点frame的关节方向：(0.0, -0.7070904020014416, 0.0, 0.7071231599922604)
            父节点的索引，若是基座返回-1：1


关节序号：3
            关节名称：b'right_back_wheel_joint'
            关节类型：0
            机器人第一个位置的变量索引：8
            机器人第一个速度的变量索引：7
            保留参数：1
            关节的阻尼大小：0.0
            关节的摩擦系数：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最小值：0.0
            slider和revolute(hinge)类型的位移最大值：-1.0
            关节驱动的最大值：100.0
            关节的最大速度：100.0
            节点名称：b'right_back_wheel'
            局部框架中的关节轴系：(0.0, 0.0, 1.0)
            父节点frame的关节位置：(0.0, -0.133333333333, -0.085)
            父节点frame的关节方向：(0.0, -0.7070904020014416, 0.0, 0.7071231599922604)
            父节点的索引，若是基座返回-1：1

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我的知乎系列笔记

呼~，我在知乎上写了不少了，贴在这儿吧：

PyBullet笔记（一）pybullet及其依赖项的安装、pybullet初探

PyBullet笔记（二）从hello world开始的杂谈（引擎连接，URDF模型加载，查看信息）

PyBullet笔记（三）createMultiBody创建带有碰撞箱性质的模型对象

PyBullet笔记（四）机器人控制，相机追踪与状态记录

PyBullet笔记（五）碰撞检测与模拟激光探测

PyBullet笔记（六）Debug模块与GUI的正确食用姿势

PyBullet笔记（七）获取键盘事件和鼠标事件

PyBullet笔记（八）强化学习环境的引入与训练