本文主要介绍如何快速使用逐际动力的开源强化学习仓库实现TRON1的训练和部署

1. 安装与环境配置

1.1 前置条件

GPU：推荐 GeForce RTX 3080 (12 GB) 或更高
操作系统：Ubuntu 20.04 LTS
网络环境：能正常访问Github

1.2 一键安装RL训练环境

在终端中输入：

mkdir -p ~/limx_rl && cd ~/limx_rl && \
sudo apt update && sudo apt install -y git && \
if [ ! -d "pointfoot-legged-gym" ]; then \
  git clone https://github.com/limxdynamics/pointfoot-legged-gym.git; \
fi && \
cd pointfoot-legged-gym && bash install.sh && source ~/.bashrc``

执行完上述命令后等待片刻，终端中会出现：

此时长按Enter阅读完Anaconda的用户协议后，会出现：

输入yes并回车后，可以选择Anaconda的路径（一般不用更改），直接按下Enter即可，会出现：

输入no按下回车即可完成Anaconda的安装。
Anaconda安装完成后，一键安装脚本还会继续安装pointfoot_legged_gym和相关依赖，请耐心等待安装完成。

1.3 验证训练环境

验证Nvidia驱动是否安装成功

nvidia-smi

如果显示了 NVIDIA 驱动版本和 GPU 信息，说明驱动已成功安装。

验证Isaac Gym是否安装成功
运行Isaac Gym 的示例，它可以帮助确认 Isaac Gym 是否正确安装并配置。

conda activate pointfoot_legged_gym
cd ~/limx_rl/isaacgym/python/examples
python 1080_balls_of_solitude.py

验证pointfoot-legged-gym是否安装成功
当您安装完RL环境后，在 ~/limx_rl目录下包含如下所示的内容：

cd ~/limx_rl
.
├── isaacgym
└── pointfoot-legged-gym

1.4 一键安装部署环境

打开一个终端，在终端中输入（注意训练的conda环境和部署的conda环境不是同一个）：

source ~/anaconda3/etc/profile.d/conda.sh && \
conda create -n pointfoot_deploy python=3.8 -y && \
conda activate pointfoot_deploy && \
mkdir -p ~/limx_ws && cd ~/limx_ws && \
git clone --recurse-submodules https://github.com/limxdynamics/pointfoot-mujoco-sim.git && \
git clone --recurse-submodules https://github.com/limxdynamics/rl-deploy-with-python.git && \
ARCH=$(uname -m) && \
if [ "$ARCH" = "x86_64" ]; then \
  pip install rl-deploy-with-python/limxsdk-lowlevel/python3/amd64/limxsdk-*-py3-none-any.whl; \
elif [ "$ARCH" = "aarch64" ]; then \
  pip install rl-deploy-with-python/limxsdk-lowlevel/python3/aarch64/limxsdk-*-py3-none-any.whl; \
else \
  echo "不支持的架构：$ARCH"; \
fi && \
pip install onnx && \
echo 'export ROBOT_TYPE=PF_TRON1A'>>~/.bashrc && \
echo'export RL_TYPE=isaacgym'>> ~/.bashrc && \
source ~/.bashrc

1.5 验证部署环境

打开一个Bash终端来运行控制算法。

# 激活pointfoot_deploy的conda环境
conda activate pointfoot_deploy

# 运行控制算法
cd ~/limx_ws && python rl-deploy-with-python/main.py

打开一个Bash终端来运行MuJoCo仿真器。

# 激活pointfoot_deploy的conda环境
conda activate pointfoot_deploy

# 运行仿真器
cd ~/limx_ws && python pointfoot-mujoco-sim/simulator.py

打开一个Bash终端来运行虚拟遥控器，仿真的过程中，您可以使用虚拟遥控器来控制机器人运动。

左摇杆：控制前进/后退/左转/右转运动；
右遥控：可控制机器人左右横向运动。

cd ~/limx_ws && ./pointfoot-mujoco-sim/robot-joystick/robot-joystick

若能看到双点足机器人在MuJoCo中正常运动说明配置成功。

如果您的机器人处于摔倒状态，请在启动运动控制后，单击 MuJoCo 仿真器左侧菜单栏的"Reset"按钮以重置机器人。此时，您将看到机器人恢复并开始行走。

2. TRON1点足训练

2.1 启动训练

训练双点足机器人需切换分支，打开终端输入：

cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym

常用训练相关参数指令说明：

--task=pointfoot_flat：指定任务或环境类型为 pointfoot_flat。
--num_envs 1024：指定要创建的环境数量为 1024。
--max_iteration 10000: 指定要训练的轮数为10000轮。
--headless：以无头模式运行，即不显示任何图形界面。通常用于在没有显示器的服务器上运行，或者在需要高效计算而不需要图形渲染的情况下使用。

开始训练：
a.命令1：无头模式运行（推荐使用）

conda activate pointfoot_legged_gym
cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym
python legged_gym/scripts/train.py --task=pointfoot_flat --headless

此时训练以无图形化运行，由于不需要图形渲染，训练速度较快。
b.命令2：图形模式运行

conda activate pointfoot_legged_gym
cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym
python legged_gym/scripts/train.py --task=pointfoot_flat

可以看到Isaac Gym以图形模式运行：（可以在键盘按下V键暂停图形渲染来加快训练速度）

继续训练：
如果您的训练终止，可以指定一个检查点的文件接着继续训练。
请注意将--load_run和--checkpoint的参数替换为实际中您的参数。

cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym
python legged_gym/scripts/train.py --task=pointfoot_flat --resume --headless --load_run Dec23_17-38-22_ --checkpoint 200

可以看到Loading model from: 的输出，说明已经读取该路径下的checkpoint继续训练。

2.2 查看训练情况

激活conda环境

conda activate pointfoot_legged_gym

启动 tensorboard

cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym
tensorboard --logdir=logs/pointfoot_flat

查看训练情况
在浏览器地址栏输入 http://127.0.0.1:6006，查看训练情况。

2.3 查看训练结果

默认会读取最新的run和checkpoint，如需选择特定的run和checkpoint，请输入--load_run和--checkpoint参数。

--load_run:：指定要加载的训练运行的标识符（例如，训练运行的名字或ID）。这个标识符通常与训练过程相关联，用于从 logs 目录中找到相应的运行记录或配置。
- 获取方式：查看 logs 目录：进入 logs 目录查看子目录或文件，这些子目录或文件通常会以训练运行的标识符命名。
- 示例路径：

ls -l ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym/logs/pointfoot_flat

您会看到类似于 Dec23_17-38-22_ 这样的目录，Dec23_17-38-22_ 就是 --load_run 参数的值。

--checkpoint：指定要加载的检查点文件。检查点文件保存了模型的中间状态，可以用于恢复训练或进行推断。
- 获取方式：查看 logs 目录：在 logs 目录下的相应 --load_run 目录中，通常会有保存检查点的文件。这些文件通常以 .pt 或类似扩展名存在，文件名可能包含训练的轮次或时间戳。
- 示例路径：

ls -l ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym/logs/pointfoot_flat/Dec23_17-38-22_

您会看到类似于model_200.pt 的文件，则200就是 --checkpoint 参数的值。

使用示例
请注意将--load_run和--checkpoint后的参数替换为自己训练logs 目录中的。

conda activate pointfoot_legged_gym
cd ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym
python legged_gym/scripts/play.py --task=pointfoot_flat --load_run Dec23_17-38-22_ --checkpoint 200

2.4 导出模型的ONNX格式文件

在运行完上一步的脚本后，可以到目录：
~/limx_rl/pointfoot-legged-gym/logs/pointfoot_flat/exported/policies 中查看导出的文件。

ls -l ~/limx_rl/pointfoot-legged-gym/logs/pointfoot_flat/exported/policies

2.5 基于Python仿真部署（sim2sim）

在您的工作空间中，以 PF_TRON1A机器人类型为例，RL模型和配置文件所在路径为：
~/limx_ws/rl-deploy-with-python/controllers/model/PF_TRON1A，如下所示。

tree ~/limx_ws/rl-deploy-with-python/controllers/model/PF_TRON1A
.
├── params.yaml
└── policy
    └── policy.onnx
    └── encoder.onnx

将导出的训练结果即ONNX文件（包括policy.onnx和encoder.onnx）移动到对应的policy文件夹内即可。
启动仿真
打开一个Bash终端来运行控制算法。

conda activate pointfoot_deploy
cd ~/limx_ws && python rl-deploy-with-python/main.py

打开一个Bash终端来运行MuJoCo仿真器。

conda activate pointfoot_deploy
cd ~/limx_ws && python pointfoot-mujoco-sim/simulator.py

打开一个Bash终端来运行虚拟遥控器。

cd ~/limx_ws && ./pointfoot-mujoco-sim/robot-joystick/robot-joystick

即可看到训练结果部署在MuJoCo平台中的表现。

3. TRON1实机部署

3.1 真机调试

修改开发者电脑IP：确保您的开发电脑与机器人本体通过外置网口连接。设置您的电脑IP地址为：10.192.1.200，并通过Shell命令ping 10.192.1.2 能够正常ping通。如下图所示对您的开发电脑进行IP设置：
打开开发者模式：机器人开机后，同时按下遥控器按键 R1 + Left，这时本体主机将会自动重启并切换机器人到开发者模式。在此模式下，用户可以开发自己的运动控制算法。模式设置掉电后不会失效，重新开机后仍然是开发者模式。
进行校零动作：机器人开机启动后，执行运控程序之前，请进行校零，使机器人各个关节回到初始位置。校零对应的遥控器按键为L1+R1。
实机部署运行。在Bash终端只需下面Shell命令启动控制算法**（在进行实机部署运行时，确保机器人吊装非常重要）**：

conda activate pointfoot_deploy
cd ~/limx_ws
python rl-deploy-with-python/main.py 10.192.1.2

这时您可以通过遥控器按键L1 + △开启机器人行走功能。左摇杆：控制前进/后退/左转/右转运动；右遥控：可控制机器人左右横向运动。
遥控器按L1 + □关闭机器人行走功能。

3.2 真机部署

当您完成仿真和真机调试后，可以将您的算法程序部署到机器人上**（在部署测试完成之前，确保机器人始终保持吊装状态非常重要，以保障安全）**。详细步骤如下：

准备工作

保持机器人继续处于开发者模式：确保机器人仍处于开发者模式，方便您进行程序部署和调试。
网络连接：确保开发电脑与机器人通过外置网口（Ethernet）连接，网络稳定且通信正常。部署完成后，网络连接将不再需要。

拷贝算法程序到机器人

在开发电脑上打开终端，进入到存放算法程序的工作目录，例如 ~/limx_ws。
使用 scp 命令将包含算法的目录拷贝到机器人中，默认机器人用户为 guest，密码为 123456。

cd ~/limx_ws
scp -r rl-deploy-with-python guest@10.192.1.2:/home/guest

安装运动控制开发库（如果尚未安装）：

ssh guest@10.192.1.2 "pip install /home/guest/rl-deploy-with-python/limxsdk-lowlevel/python3/amd64/limxsdk-*-py3-none-any.whl"

配置算法自动启动：
SSH 登录机器人：使用 ssh 命令远程登录到机器人系统，密码为 123456。

ssh guest@10.192.1.2

打开自启动脚本 /home/guest/autolaunch/autolaunch.sh 进行编辑：

busybox vi /home/guest/autolaunch/autolaunch.sh

在脚本中找到启动 main.py 的命令：确保 python3 /home/guest/rl-deploy-with-python/main.py 10.192.1.2 这一行未被注释（没有 # 注释符号）。编辑完成后，保存并退出编辑器。

#!/bin/bash

while true; do
  # 启动用于控制 Pointfoot 机器人的 Python 控制器脚本
  # 参数 10.192.1.2 表示机器人所在的 IP 地址
  # 该行被注释掉，若要启用自动控制器启动，请取消注释
  # 请根据您控制器脚本的实际路径修改此路径
  python3 /home/guest/rl-deploy-with-python/main.py 10.192.1.2

  # 使用 roslaunch 启动机器人控制算法
  # 若要启动机器人控制算法，请取消下面注释
  # 请根据您安装的实际路径修改路径
  # source /home/guest/install/setup.bash
  # roslaunch robot_hw pointfoot_hw.launch

  # 等待 3 秒后重新启动
  sleep 3
done

重启机器人电脑。配置完成后，手动重启机器人。

控制机器人运动
等待系统启动后，您可以使用遥控器控制机器人：
- L1 + △：启动机器人行走功能；
- L1 + □：关闭机器人行走功能；
- 左摇杆：控制机器人前进、后退、左转、右转；
- 右摇杆：控制机器人左右横向运动。

TRON1 RL训练部署快速上手（Isaac Gym）