No.3 机体速度控制 | 众擎开源平台

1.1 接口概述

机体速度控制接口用于控制机器人本体的运动速度，包括前后、左右的线速度和偏航角速度。这是比关节命令更高层级的控制接口——开发者不需要关心每个关节的位置，只需指定机体期望的运动速度，机器人内部的行走控制器会自动完成关节级的运动规划。

该接口需要以固定频率持续发布速度命令才能维持运动，适用于机器人行走过程中的方向和速度控制。

1.2 消息字段与坐标系

通信接口：

话题名称	消息类型	方向	说明
`/motion/body_vel_cmd`	`BodyVelCmd.msg`	客户端 → 行走服务	发送速度控制消息

坐标系定义（右手坐标系，原点在机体中心）：

轴	方向
X 轴	机体前进方向
Y 轴	机体左侧方向
Z 轴	机体向上方向

消息字段：

字段	类型	单位	说明
`linear_velocity[0]`	float64	m/s	X 方向速度，正值前进，负值后退
`linear_velocity[1]`	float64	m/s	Y 方向速度，正值左移，负值右移
`yaw_velocity`	float64	rad/s	偏航角速度，正值逆时针，负值顺时针
`header`	std_msgs/Header	—	时间戳和帧 ID（`frame_id` 设为 `"body"`）

速度限制如下表所示：

参数	最小值	最大值
X 轴线速度（前进/后退，单位 m/s）	-1	1
Y 轴线速度（左右平移，单位 m/s）	-1	1
偏航角速度（旋转，单位 rad/s）	-1	1

1.3 控制频率与速度限制

项目	要求
推荐频率	100 Hz（10ms 周期）
最低频率	50 Hz，频率过低可能导致运动不连续
停止方式	显式发送零速度命令（所有字段设为 0）
超时保护	接收端 2 秒未收到消息后自动停下

建议实现速度渐变而非突变，速度超出限制可能被自动裁剪或导致错误。

1.4 前置条件

必须进入行走类运动模式，机体速度控制接口才会生效。可通过手柄切换运动模式：

运动模式	手柄按键	适用机型
自然步态（rl_basic）	[LB, B]	PM01 / T800
机械步态（rl_amp）	[LB, X]	仅 PM01
地形步态（rl_terrain）	[LB, Y]	仅 PM01
下肢平衡步态（lower_body_balance）	[LB, CROSS_X_DOWN]	PM01 / T800

在某些运动模式下该接口可能被禁用，使用前确保机器人处于可接受速度命令的状态。

1.5 示例：速度控制流程

文件名：body_velocity_control_example.py

本示例展示了如何通过定时发布 BodyVelCmd 消息控制机器人移动，包括前进、平移和旋转。

运行命令：

Bash

python3 body_velocity_control_example.py

核心代码：

Python

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import Header
from interface_protocol.msg import BodyVelCmd

class BodyVelocityPublisher(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__("body_velocity_publisher")
        # 创建发布者，100Hz 定时发布
        self.pub = self.create_publisher(BodyVelCmd, "/motion/body_vel_cmd", 10)
        self.create_timer(0.01, self._tick)  # 100Hz = 10ms

    def _tick(self):
        msg = BodyVelCmd()
        msg.header = Header()
        msg.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        msg.header.frame_id = "body"
        msg.linear_velocity = [0.5, 0.0]  # [x, y] m/s，正值前进/左移
        msg.yaw_velocity = 0.0            # rad/s，正值逆时针
        self.pub.publish(msg)

rclpy.init()
rclpy.spin(BodyVelocityPublisher())

修改 linear_velocity 和 yaw_velocity 的值即可控制方向。停止时将所有值设为 0。完整脚本包含键盘交互和优雅退出，见 GitHub。

1.6 注意事项

确保运动控制器节点已启动并处于适当的行走类运动状态
必须持续发送速度命令以保持运动（机器人不会记忆上次的速度）
停止时需要显式发送零速度命令
速度超出限制可能被自动裁剪或导致错误
建议实现速度渐变而非突变
此示例不包含避障功能，实际使用时需要配合传感器和避障算法
建议先从小速度开始测试，逐步增加到期望速度
在受限空间内谨慎使用高速度
使用 Ctrl+C 可以安全退出程序，机器人会停止

📎 本章涉及的开源仓库源码文件（点击文件名跳转 GitHub）：BodyVelCmd.msg · body_velocity_control_example.py