主机环境搭建与硬件认知

00课程节奏：五星学习法 · 8 段微课（每段 ≤ 15 min）

本实验按五星学习法组织：先用一个真实故障聚焦问题，再激活旧知（Linux 设备文件），接着示证新知（硬件三大件 + 连接拓扑），然后动手应用新知完成十一步部署，最后借排障与拓展融会贯通。全程切成 8 段微课、每段不超过 15 分钟，段间停顿 1~2 分钟消化；纯讲授合计约 100 分钟，其余课时用于动手实操与个别辅导。

讲课提示：课段 1/2 以讲授 + 提问为主；课段 3~6 边讲边演（实物 / 动画 / 命令行）；课段 7 学员独立完成；课段 8 答疑拔高。段与段之间停顿 1~2 分钟，确认学员跟上再进下一段。

01学习目标课段 1 · 聚焦问题 · 12 min

• 能说出 LZ-XL01 平台的三大硬件组成：从臂、主臂、摄像头，以及它们与主机的连接关系
• 能独立完成第 00 章十一步环境部署：驱动 → 源码 → Miniconda → VS Code → 镜像源 → Python 3.10 → LeRobot
• 能解释 udev 规则的作用并默写机械臂四条 + 相机三条别名规则的关键字段
• 能执行三条验证命令并读懂正常输出：python --version、ls /dev/arm_*、ls /dev/cam_*
• 建立"端到端"的硬件直觉：感知（摄像头）→ 决策（主机）→ 执行（机械臂）的闭环

02原理讲解：什么叫"端到端平台"课段 1 收尾 + 课段 2 · 激活旧知 · 8 min

先打个比方：端到端（end-to-end）就像学炒菜不拆步骤——眼睛看到菜在哪（感知），大脑想怎么抓（决策），手直接伸过去（执行），中间不留"专门算坐标的模块、专门规划路径的模块"。具身智能的端到端策略也是这样：摄像头画面直接进模型，模型直接输出关节角度。而要让这条链路跑起来，先得把三个"端"物理连好：

为什么第 00 章要花大力气配 udev 规则？想想小区给快递柜编号：厂家给每块电路板烧了唯一"序列号"（serial），但 Linux 按插拔顺序把串口命名成 ttyACM0、ttyACM2……一重启顺序可能就变了。udev 规则就是"贴标签"：不管插哪个口，只要序列号是 5B79018622，系统就给它挂上 /dev/arm_master_right 这个永久别名。

03硬件与材料课段 3 · 示证新知 · 15 min

LZ-XL01 平台由三路摄像头（感知端）＋ Ubuntu 主机（决策端）＋ 四条 SO100 机械臂（执行端）组成。下表按"角色—作用—关键依赖"把三大件拆开讲：

▍实物对照：三大件长这样（来源：LZ-XL01 硬件指导文件）

▍安装位置与接口细节：主从臂怎么装、摄像头怎么架

04步骤实践：四阶段、十一步搭起开发环境课段 5~6 · 应用新知 · 2×15 min

环境搭建分四阶段推进：① 系统初始化（U 盘 / 驱动 / 拷贝）→ ② 软件栈（Miniconda / VS Code / LeRobot 依赖）→ ③ 设备认名（机械臂与相机的 udev 别名）→ ④ 验收（三重验证）。一页看完，命令编号与「05 关键命令」一一对应。

阶段 A · 系统初始化（步骤 1~3）课段 5 · 15 min

阶段 B · 软件栈（步骤 4~7）

阶段 C · 设备认名（步骤 8~10）· udev 别名课段 6 · 15 min

阶段 D · 验收（步骤 11）

05关键命令随课段 5 / 6 对照使用

# ① 安装 NVIDIA 驱动并重启验证（第 00 章 二）
sudo apt update
sudo apt install nvidia-driver-595-open nvidia-settings nvidia-prime -y
# 完成后：sudo reboot，再执行 nvidia-smi 验证

# ② 解压源码 + 静默安装 Miniconda（第 00 章 三、四）
unzip lerobot-0.4.1.zip
bash Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -b
~/miniconda3/bin/conda init bash && source ~/.bashrc

# ③ 创建环境并安装 LeRobot（第 00 章 七、八）
conda create -n lerobot python=3.10 -y
cd ~/lerobot-0.4.1
python3 -m pip install --upgrade pip -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip install -e . -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

# ④ 写入机械臂 udev 规则（4 条序列号别名，第 00 章 九）
sudo tee /etc/udev/rules.d/99-lerobot-arms.rules << 'EOF'
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="55d3",
ATTRS{serial}=="5B61034506", SYMLINK+="arm_master_left", GROUP="dialout", MODE="0660"
# 同样格式另写三条：5B79018622→arm_master_right 5B79019324→arm_slave_left 5B79018452→arm_slave_right
EOF
sudo usermod -aG dialout $USER

# ⑤ 写入相机 udev 规则（3 条端口别名，第 00 章 十）
sudo tee /etc/udev/rules.d/99-lerobot-cameras.rules << 'EOF'
SUBSYSTEM=="video4linux", ENV{ID_PATH}=="pci-0000:00:14.0-usb-0:7:1.0", ATTR{index}=="0", SYMLINK+="cam_left", GROUP="video", MODE="0660"
# 端口6→cam_right 端口1→cam_head 同理
EOF
sudo usermod -aG video $USER

# ⑥ 重载规则 + 三重验证（第 00 章 十一）
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
python --version   # → Python 3.10.x
ls /dev/arm_*      # → arm_master_left arm_master_right arm_slave_left arm_slave_right
ls /dev/cam_*      # → cam_head cam_left cam_right

06动画讲解：主机 + 双臂 + 摄像头连接拓扑课段 4 · 示证新知 · 12 min

下图是 LZ-XL01 平台的连接拓扑：主机居中，四条臂经串口、三路摄像头经 USB 汇入，udev 别名像"门牌号"一样把物理端口翻译成稳定设备名：

07互动练习：udev 别名配对自测课段 7 · 应用新知 · 10 min

规则记不住就来配对：点一个设备序列号/端口，再点你认为正确的别名，即时判分：

08常见问题课段 8 · 融会贯通 · 13 min

• 装完驱动 nvidia-smi 找不到命令：忘了 reboot，或安装时没等 apt 完成就中断——重启后再验证
• conda: command not found：conda init bash 后没执行 source ~/.bashrc，或没开新终端
• pip install 极慢/超时：确认命令带了 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 清华源参数
• ls /dev/arm_* 提示 No such file：udev 规则没重载——sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger 后重新插拔臂
• 摄像头别名不生成：相机必须插在规则里写死的端口（7/6/1），插错口 ID_PATH 对不上
• 登录组不生效：usermod 加组后必须注销重新登录（或重启），当前会话不刷新

09拓展挑战课段 8 · 融会贯通

10思考题课段 8 · 融会贯通