MuJoCo的机器人建模

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原文链接：MuJoCo的机器人建模

MuJoCo是目前机器人强化学习中最流行的仿真器，官方论坛提供了一些常见机器人的模型，但是如果其中没有自己需要的机器人模型，就只能自己建一个了。本文主要记录一下如何根据ROS的URDF模型修改并建立一个MuJoCo的机器人模型。由于官方没有一个详细的过程，所以以下内容也主要是自己的摸索，并不一定完全正确。

MuJoCo最主要的参考资料就是官方文档了，建模部分主要参考Modeling和XML Reference。MuJoCo的模型有三种：xx.mjb（二进制文件）, xx.txt, xx.xml，我们常用的还是xml格式的，便于阅读和修改。

1. URDF模型准备

首先，如果是一个比较复杂的机器人模型，需要对其进行一定的修改，才能生成一个能用的MuJoCo模型。此处用到的机器人模型如下https://github.com/DualUR5Husky/husky：

1.1 mesh文件

URDF的mesh文件通常有两类：包含材质颜色等信息的dae文件（非必须）与用于碰撞的stl文件。由于MuJoCo并不支持dae文件，只支持stl文件，因此，如果URDF模型中有dae文件，需要全部转换为stl文件。可以使用MeshLab等软件进行转换。

一般ROS系统加载URDF模型，很多都会分开成很多子部分加载，但是MuJoCo是不能识别ROS的package路径的，所以最好把所有的mesh文件单独拷贝到一个文件夹内，同时保持唯一的命名，参考此处http://www.mujoco.org/forum/index.php?threads/multiple-mesh-folders.3720/。

1.2 URDF文件

ROS系统很多采用xacro格式，此处需要转换成一个单一的urdf文件格式，同时mesh文件改为绝对路径，保证可以找到相应的mesh文件。也要注意把对应的dae文件格式修改为stl文件格式。最后，在xacro/urdf文件添加一些必要的MuJoCo的tag用于控制编译选项。

  <mujoco><compiler meshdir="../meshes_mujoco/" balanceinertia="true" discardvisual="false" /></mujoco>

其他tag可以参考链接http://www.mujoco.org/book/XMLreference.html#compiler。meshdir是必须的，如果编译时有以下bug，则需要添加balanceinertia。

Error: inertia must satisfy A + B >= C; use 'balanceinertia' to fix
Object name = inertial_link, id = 3

discardvisual这个tag默认是true，也就是丢掉视觉效果部分，保留碰撞部分。如果模型很复杂，它会把很多mesh文件进行简化，变成球、圆柱、立方体等，视觉效果会差很多，因此建议设为false，具体参考http://www.mujoco.org/forum/index.php?threads/meshes-ignored-when-converting-urdf-to-mjcf.3433/。另外，在MuJoCo的界面，可以通过按键盘数字键0和1进行视觉上的切换（视觉mesh与碰撞mesh）。

从xacro文件生成urdf文件的命令（如果有urdf文件则不需要此步）：

rosrun xacro xacro --inorder model.xacro > model.urdf

检查urdf文件：

check_urdf model.urdf

在RViz中可视化：

roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=path/to/your/urdf/file

2. 生成基本模型

在确认URDF模型没有问题后，进入MuJoCo的可执行文件夹内执行命令进行转换（如默认的~/mujoco/mujoco200/bin）：

$./compile /path/to/model.urdf /path/to/model.mjb
$./compile /path/to/model.urdf /path/to/model.txt
$./compile /path/to/model.urdf /path/to/model.xml

官方说明可以转换成三种模型，我们一般用xml的格式。

$./compileUsage: compile infile outfileinfile can be in mjcf, urdf, mjb formatoutfile can be in mjcf, mjb, txt format

测试生成的基本模型：

$ ./simulate /path/to/model.xml

3. 添加必要参数

由于上面生成的模型只是最基本的模型，仅包含基本的运动学链，缺少物理属性，如此处https://github.com/openai/mujoco-py/issues/216所说，还需要添加一些其他的tag，具体根据需要可以查看官方文档。

添加光照、地面、桌子等：

再添加一些更真实的属性：