SDK 运动控制与巡检准备

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 网络 + ROS2 DDS），接着示证新知（Go2 硬件三大件 + 步态/指令链路动画），然后动手应用新知完成配网装 SDK 到遥控运动，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

• 说出 Go2 Edu 关键硬件：3D 激光雷达、深度相机、高清相机、足端力传感、Jetson Orin 40 TOPS 机载算力。
• 讲清三类巡检任务：表计读数、异常检测、自主巡逻回充，以及四足运动在其中承担的角色。
• 完成 Unitree SDK（Python）与 ROS2 Go2 驱动安装，跑通状态读取与运动示例。
• 用指令遥控四足前进、转向、站起、趴下，达到「指令驱动四足运动正常」的验收线。
• 牢记安全铁律：低速起步，避免跌落与碰撞，异常时先发停止/趴下指令。

02原理：四足运动与巡检概述（理论 1 融合）课段 1 收尾 + 课段 2 · 激活旧知 · 8 min

把机器狗想像成一位厂区巡检员：四条腿是它的「交通工具」，身上的雷达和相机是「眼睛」，脑子是机载的 Jetson Orin。它要干的活就三样——抄表（对着表计拍一张，后面用 YOLO 认数字）、看异常（跑冒滴漏、烟火、异物）、自己巡逻自己充电（定时出门，见桩就回）。这三样任务的共同前提：狗得先听指挥、走得起、停得稳——这就是本实验要打通的运动控制层。

Go2 Edu 硬件清单与分工

四足运动能力：一个运动服务管所有动作

Go2 的运动不靠你直接拧电机——机上跑着一个运动服务（sport mode），你发「请求」，它负责步态平衡。订阅 /sportmodestate 话题能看到它的状态字典，其中两个字段最常读：mode（0=默认站立、1=平衡站立、3= locomotion 运动中、5=趴下、8=恢复站立……）与 gait_type（0=待机、1=trot 对角小跑、2=run、3=爬楼），外加 body_height、velocity、foot_force 等。控制侧走 /api/sport/request 话题发 unitree_api/msg/Request 请求——SDK 里的站立/趴下、速度移动、姿态控制，底层都是它。

03硬件与材料课段 3 · 示证新知 · 15 min

04操作步骤课段 5~6 · 应用新知 · 2×15 min

1. 配网：网线连接 Go2，网卡 IPv4 设静态（示例 192.168.123.99/24），ifconfig 记下接口名。
2. 装 Python SDK：依赖 Python≥3.8、cyclonedds==0.10.2、numpy、opencv-python；源码方式 pip3 install -e .（找不到 cyclonedds 时先本地编译并导出 CYCLONEDDS_HOME）。
3. 装 ROS2 驱动：克隆 unitree_ros2 → 安装 rmw_cyclonedds 依赖 → 编译 cyclonedds_ws 与 unitree_go/unitree_api 包 → 用 setup.sh 配置接口名与 RMW_IMPLEMENTATION。
4. 验证链路：ros2 topic echo /sportmodestate 有数据滚动即通；无真机时用 setup_local.sh（回环口 lo）跑本地流程。
5. 运动序列：先 StandUpDown 站起 → VelocityMove 用最低速度档走直线与小半径转向 → 收到停止 → 趴下 → 回读状态确认 mode/gait 正常。
6. 留痕：录下「指令-动作」对照视频或截图状态话题，作为「指令驱动四足运动正常」的验收证据。

05关键命令随课段 5 / 6 对照使用

以下命令均摘自 unitree_sdk2py 与 unitree_ros2 官方 README，网卡名按实机替换。

# ① 安装 Python SDK（依赖 cyclonedds==0.10.2 / numpy / opencv-python）
git clone https://github.com/unitreerobotics/unitree_sdk2py.git
cd unitree_sdk2py && pip3 install -e .

# ② 读高层状态（enp2s0 换成连接机器狗的网卡名）
python3 ./example/high_level/read_highstate.py enp2s0

# ③ 运动测试：站立/趴下、速度控制、姿态控制（择一放开注释）
python3 ./example/high_level/sportmode_test.py enp2s0
#   test.StandUpDown()      站立与趴下
#   test.VelocityMove()     速度控制（低速起步！）
#   test.BalanceAttitude()  姿态控制

# ④ ROS2 侧：source 环境后验证状态与状态机
source ~/unitree_ros2/setup.sh
ros2 topic echo /sportmodestate        # 运动状态：mode/gait/velocity
ros2 topic echo /lowstate              # 底层状态：关节、IMU、电池
ros2 topic echo /wirelesscontroller    # 遥控器摇杆 lx/ly/rx/ry 与 keys

# ⑤ 站立示例（example 工作空间编译后）
cd ~/unitree_ros2/example && colcon build
./install/unitree_ros2_example/bin/go2_stand_example

06动画：步态相位与指令链路课段 4 · 示证新知 · 12 min

07互动：步态相位步进器课段 7 · 应用新知 · 10 min

把相位走完一圈你会发现：trot 每个瞬间只有对角两足着地，支撑域是一条线段，重心投影必须压在这条线上才稳——这就是四足机器人「走路要算数学」的直观版本。

08常见问题课段 8 · 融会贯通 · 13 min

09拓展阅读课段 8 · 融会贯通

• unitree_rl_gym（BSD-3）： Isaac Gym 里 train.py --task=go2_* 训练步态策略——机器狗的「天生会走」其实是学出来的，与运动服务的「写死规则」对照着看。
• unitree_ros / robots/go2_description：官方 URDF 模型可进 RViz 看结构，但 Gazebo 仿真只支持底层关节、不支持完整行走——这是要讲清的局限，别指望仿真里遛狗。
• 宇树机载 unitree_slam / mid360_driver：官方闭源服务，课堂可演示其 App 建图效果，但不随课分发——与本课 slime/开源方案（EXP-02）形成对比。
• go2_ros2_sdk：一个 launch 集成 pointcloud_to_laserscan、slam_toolbox、Nav2、joy 遥控与 Foxglove，EXP-02/03 的主力底座。
• Unitree 官方开发者文档 sports_services / Basic_services：Request api_id 全表，做自定义指令（灯光、音量、避障开关）时回来查。

10思考题 · 自测课段 8 · 融会贯通