【具身智能机器人高级实战】第6章：现代具身智能机器人系统架构设计（三） 运动控制与执行系统设计

目录

运动控制与执行系统设计

1. 环境准备

2. PID 基类（核心实现）

3. 位置控制器（闭环姿态）

4. 速度控制器（闭环转速）

5. 力/阻抗控制器（弹簧‑阻尼模型）

6. ROS 2 节点（集成所有控制器）

7. 打包与运行

实践案例: 在NVIDIA Isaac Sim或MuJoCo仿真环境中，实现机械臂的轨迹跟踪控制

1️⃣ 依赖与初始化

2️⃣ 机械臂模型加载

2.1 在 Isaac Sim 中加载 URDF（或 Omniverse 资产）

2.2 在 MuJoCo 中加载 MJCF

3️⃣ 轨迹生成

4️⃣ 控制器实现

4.1 PD+Integral（可选）控制

4.2 Isaac Sim 控制

4.3 MuJoCo 控制

5️⃣ 主循环 & 性能优化

5.1 Isaac Sim 主循环

5.2 MuJoCo 主循环

6️⃣ 可视化与诊断

🎯 小结

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运动控制与执行系统设计

• 4.3.1 控制器选型: 位置控制、速度控制、力控/阻抗控制

一个 完整且可直接运行 的代码示例，演示如何在嵌入式/机器人系统中实现三类常见控制器：

1. 位置（姿态）闭环
2. 速度闭环
3. 力/阻抗（变刚度）控制

示例采用 Python + ROS 2（rclpy），可直接在任何支持 Python 的机器人平台上跑。代码中包含：

• PIDController 基类，统一处理增益、积分限幅等细节
• 位置/速度控制器继承自基类，并实现不同的误差计算
• ImpedanceController 实现弹簧‑阻尼模型，可动态调整刚度与阻尼</