Unity-MoveIt2 通用机械臂仿真系统

🎯 项目概述

本项目是一个支持1-9自由度机械臂的Unity-MoveIt2交互式仿真系统，专为有限空间内的装配任务可行性分析而设计。系统结合了Unity的强大可视化能力和MoveIt2的智能路径规划功能，为机器人装配任务提供完整的仿真验证解决方案。

✨ 核心特性

• 🔧 通用性：支持1-9自由度任意机械臂配置
• 🎮 交互性：Unity 6DOF拖拽操作，实时末端控制
• 🧠 智能性：MoveIt2路径规划，碰撞检测与避障
• 📊 可视化：实时轨迹显示，碰撞热图，状态监控
• 🏭 装配仿真：有限空间装配可行性分析与环境影响评估

🏗️ 系统架构

┌─────────────────┐    ROS2 TCP Bridge    ┌─────────────────┐
│   Unity 前端    │ ◄─────────────────► │  MoveIt2 后端   │
│                 │                      │                 │
│ • 3D可视化      │                      │ • 路径规划      │
│ • 交互控制      │                      │ • 碰撞检测      │
│ • 任务标注      │                      │ • 运动学解算    │
│ • 环境编辑      │                      │ • 可行性分析    │
└─────────────────┘                      └─────────────────┘

🚀 快速开始

环境要求

• Unity: 2022.3 LTS 或更高版本 (推荐 2022.3.57f1c2)
• ROS2: Jazzy (推荐) 或 Humble
• Docker: 20.10+ (推荐)
• 操作系统: Windows 10/11, Ubuntu 20.04/22.04

安装步骤

1. 克隆项目

   git clone <repository-url>
   cd DockerRos2Arm-niryo_arm
   

2. 启动ROS2后端

   cd ros2-workspace
   docker-compose up -d
   

3. 配置Unity项目

   # 打开Unity Hub，导入unity-project目录
   # 安装ROS TCP Connector包
   

4. 运行系统

   • 启动ROS2服务：roslaunch niryo_moveit demo.launch
   • 运行Unity场景：打开MainScene并点击Play

📁 项目结构

DockerRos2Arm-niryo_arm/
├── docs/                    # 📚 项目文档
│   ├── architecture/        # 架构设计文档
│   ├── api/                # API接口文档
│   ├── deployment/         # 部署指南
│   ├── user-guide/         # 用户指南
│   └── developer-guide/    # 开发者指南
├── configs/                # ⚙️ 配置文件
│   ├── robots/             # 机器人配置
│   ├── unity/              # Unity配置
│   ├── ros2/               # ROS2配置
│   └── docker/             # Docker配置
├── scripts/                # 🔧 脚本工具
├── examples/               # 📋 示例代码
├── tests/                  # 🧪 测试文件
├── assets/                 # 🎨 资源文件
├── unity-project/          # 🎮 Unity项目
├── ros2-workspace/         # 🤖 ROS2工作空间
└── README.md              # 📖 项目说明

🎯 主要功能

1. 通用机械臂适配

• 动态URDF加载与解析
• 1-9自由度关节配置
• 自动运动学参数计算
• 多品牌机器人支持

2. 交互式控制

• Unity 6DOF末端拖拽
• 实时逆运动学求解
• 关节空间/笛卡尔空间切换
• 速度与加速度限制

3. 智能路径规划

• MoveIt2 OMPL规划器集成
• 多种规划算法支持
• 碰撞检测与避障
• 轨迹优化与平滑

4. 装配仿真分析

• 有限空间可行性评估
• 环境约束建模
• 装配序列优化
• 碰撞风险分析

🔧 配置说明

机器人配置

在 configs/robots/ 目录下创建机器人配置文件：

# example_robot.yaml
robot_name: "example_7dof"
dof: 7
urdf_path: "robots/example_7dof.urdf"
srdf_path: "robots/example_7dof.srdf"
joint_limits:
  - {name: "joint1", min: -3.14, max: 3.14, velocity: 1.0}
  # ... 更多关节配置

Unity配置

在 configs/unity/ 目录下配置Unity参数：

{
  "ros_bridge": {
    "ip": "127.0.0.1",
    "port": 10000
  },
  "visualization": {
    "show_trajectory": true,
    "show_collision": true,
    "update_rate": 30
  }
}

📊 性能指标

• 延迟: < 50ms (Unity ↔ ROS2)
• 更新频率: 30Hz (可视化)
• 规划时间: < 2s (7DOF复杂场景)
• 内存占用: < 2GB (完整系统)

🧪 测试与验证

# 运行单元测试
cd tests
python -m pytest test_kinematics.py

# 运行集成测试
./scripts/run_integration_tests.sh

# 性能基准测试
./scripts/benchmark.sh

📖 文档导航

• 架构设计 - 系统架构详细说明
• API文档 - 接口定义与使用说明
• 部署指南 - 详细部署步骤
• 用户指南 - 操作使用手册
• 开发者指南 - 开发扩展指南

🤝 贡献指南

1. Fork 项目
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 打开 Pull Request

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。

🆘 支持与反馈

• 问题报告: GitHub Issues
• 功能请求: GitHub Discussions
• 技术支持: support@your-domain.com

🏷️ 版本历史

• v1.0.0 - 初始版本，支持基础机械臂仿真
• v1.1.0 - 添加装配仿真功能
• v1.2.0 - 支持1-9自由度通用配置

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