人形機器人領(lǐng)域目前有(yǒu)許多優(yōu)秀的開源框(kuàng)架,涵蓋了仿真環境、運動控製、感知(zhī)與導航以及整機軟硬(yìng)件(jiàn)等不同層麵。
以下是(shì)截至2025年,人形機器人領域最主流、最具影響力的開源框架整理:
1. 仿真與具身智能平台(tái)
a) NVIDIA Isaac Sim / Isaac Lab
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簡介: 基於NVIDIA Omniverse平台構建,是目前人形機(jī)器人仿真訓練的事實標準。它不僅提供(gòng)高度逼真的物理仿真和光線渲染,還提供了用於生成合成數據的工具。
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特點: 支持域隨機化、強化學習(Isaac Lab)、以及機(jī)器人基礎模型(如Project GR00T)的開發和測試。
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適用場景: 數據合成、強化學習訓練、數字孿生。
b) MuJoCo (Multi-Joint dynamics with Contact)
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簡介: 由DeepMind維護並開源的物理引擎,以其快速、準(zhǔn)確的多關節接觸動力學(xué)計算(suàn)而聞名。
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特點: 最初由華盛頓大學開發,現已被(bèi)廣(guǎng)泛用於運動生成和控製算法(fǎ)的研究。雖然最初不是專門為人形設計,但已成為人形運動控製研究的常用平台。
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適用場景: 運動控製算法開發、最優控製、強化(huà)學習。
c) PyBullet / Bullet
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簡介: 另一個廣泛使用的(de)開源物理引擎,集成了渲染和碰撞檢測。
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特點: 與Python深度集成,易於上手,常用於機器(qì)人學的教學和(hé)快速原型驗證。
2. 整機軟硬件開源平台
a) Unitree H1 (宇樹科技)
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簡介: 宇樹(shù)科技的H1機器人雖然是商(shāng)業產品,但宇樹提(tí)供了較為開放的接口和部分開源(yuán)代碼庫。
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特點: 開(kāi)發者可以(yǐ)通過其SDK進行二次開發(fā),接入ROS(機器人操作係統),並且(qiě)其(qí)底層控(kòng)製算法有一定參考價值。目前是學術界和工業界使用率很高的硬件平(píng)台。
b) Solo 8 / Solo 12
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簡介: 由法國CNRS(法國國家科學研究中心(xīn))和LAAS實驗室開發的完全開源的模塊化四足(zú)/雙足機器人。Solo 12 是雙足版本。
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特(tè)點: 這是一個完全開源的硬件項(xiàng)目,包括機械結構圖紙(CAD)、電路設計和軟件代碼都可以(yǐ)從GitHub上(shàng)獲取。成本相對較低,非常適合學術研究機構進行運動算法的底層開(kāi)發。
c) OpenRobotix / ergoCub
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簡介: 由意大利理工學院(IIT,Istituto Italiano di Tecnologia)主導(dǎo)的項目(mù),是iCub人形(xíng)機器人的開源演進版本。
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特點(diǎn): iCub 是一個高度(dù)複雜的、用於認知發展研究的人形機器人,其軟件棧(YARP 框架)和部分硬件(jiàn)設計是開源的(de)。ergoCub 是其更注(zhù)重工業(yè)應用和輕量化(huà)的版本。
d) ODrive
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簡介(jiè): 雖然這是一個通用的高性能伺服(fú)驅動器項目,但(dàn)它是DIY人形機器(qì)人(rén)領域的關鍵組成部分。許多自(zì)製人形機器人的開發者都使用ODrive來控製無(wú)刷電機。
3. 操作係統與中間件
a) ROS 2 (Robot Operating System 2)
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簡介: 幾乎所有人形機器(qì)人的上層(céng)軟件都基於ROS 2構建。它提供了硬件抽象、設備驅動、庫函數、可視(shì)化工具、消息傳遞和包(bāo)管理等基礎服務。
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關鍵組件:
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MoveIt 2: 用於(yú)運動規劃、操作控製、3D感知的運動規劃(huá)框架。
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Navigation 2: 用於移動機器人(包括雙足機器人的底盤(pán)移動)的導航堆棧。
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ROS 2 Control: 用於機器人實時控製的框架,管理控(kòng)製(zhì)器和硬件接口(kǒu)。
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b) MCAP Robotics 中間件(jiàn)
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簡(jiǎn)介: 雖(suī)然這不是一個控製(zhì)框架,但它是用於記錄和(hé)共享機器人數據(日誌)的(de)開源格式,在機器人社區中越來越流行,類似於(yú)機器人領域的“視頻文件”格式。
4. 控製與運動生成框架
a) OCS2 (Optimal Control for Switched Systems)
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簡介: 由蘇(sū)黎世聯邦理(lǐ)工學(xué)院(ETH Zurich)開源(yuán)的優化控製(zhì)工具箱。
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特點: 支持模型預測控製(MPC,Model Predictive Control)和(hé)全身體控製(WBC,Whole-Body Control),是許多先進(jìn)四足和人形(xíng)機器人運動控製算法的核心。ANYbotics的ANYmal機(jī)器人就使用了類似(sì)的技術棧。
b) Crocoddyl
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簡介(jiè): 一個高效(xiào)的接觸型機器人微分動態規劃庫,專注於(yú)通過(guò)接觸進行運動規劃和控(kòng)製,由LAAS-CNRS開發(fā)。
c) Pinocchio
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簡介: 一個高效的剛體動力學計算庫,用於機器人動力學、運動學和碰(pèng)撞計算。它是Crocoddyl和OCS2等控製框架的基礎依賴庫。
d) CHONV (Centroidal-Humanoid-Newton-Vauban)
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簡介: 由Gepetto團隊(LAAS-CNRS)開(kāi)發的基(jī)於(yú)微分動態規劃(DDP,Differential Dynamic Programming)的行走模式生成器。
5. 感知與導航
a) ORB-SLAM 3 / VINS-Fusion
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簡介: 用於人形機(jī)器人的視覺同步定位與地圖構建(SLAM,Simultaneous Localization and Mapping)係統。人形機器人在未知環境中行走需要實時定位,這些(xiē)框架提供了基於視覺(jiào)/慣性的定位方案。
b) Fastsam / GroundingDINO / SAM (Segment Anything Model)
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簡介: 隨著具身智能的發(fā)展,結合大模型的物體檢測和分割框架被(bèi)廣泛用於人形機器人,幫助機器(qì)人理(lǐ)解(jiě)它(tā)所處的環境。


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