pybullet机器人仿真环境搭建 1.安装pybullet，测试官方示例，基础环境搭建

前言

ROS + Gazebo应该是目前最常用的机器人仿真环境，但在gazebo中进行重复实验、记录数据是很麻烦（重置模型状态、渲染都很费时间），不适合快速验证DL、RL算法。

pybullet + gym应该是目前最常见的机器人强化学习仿真环境了，本篇开始学习搭建自己的pybullet仿真环境。

安装

首先要确定本地主机性能够不够，系统支持windows，linux，硬件需要一个比较好的独显（官网建议GTX680以上）用来做渲染，软件需要有OpenGL2或3。

pybullet的安装非常简单：

pip install pybullet tensorflow

因为tensorflow是google的亲儿子，自然pybullet内置的模型也是tensorflow的版本。

pip安装的pybullet有上面五个文件夹，提供了测试用的数据、环境、示例、机器人模型和一些常用的工具。

测试官方示例

官方提供了一些测试示例：

python -m pybullet_envs.examples.enjoy_TF_AntBulletEnv_v0_2017may

运行后看到一个行走的机器人，表示pybullet安装就没问题了。可以用鼠标滚轮接近/远离视角，可以用Ctrl+滚轮或者鼠标左键分别拖动和旋转视角。

基础环境搭建

然后就是搭建自己需要的仿真环境。一口吃不成胖子，先从最基础的环境创建API开始。

pybullet和ros、carla一样，都采用的是client-server的通信方式，仿真器是一个server，本地client通过代码向server发送指令，server执行代码指令。

导入pybullet

首先，导入pybullet包以及数据：

import time

import pybullet
import pybullet_data

创建服务端

然后创建一个服务端

client = pybullet.connect(pybullet.GUI)
# client = pybullet.connect(pybullet.DIRECT)

pybullet.GUI：服务端打开图形GUI做渲染，需要独显，性能消耗大 pybullet.DIRECT：不打开图形渲染，性能消耗小

（可选）配置图形GUI

设置可视化的参数：

pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_RENDERING, 0)
pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_GUI, 0)
pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_TINY_RENDERER, 0)

pybullet.COV_ENABLE_RENDERING：是否渲染 pybullet.COV_ENABLE_GUI：是否打开控件 pybullet.COV_ENBALE_TINY_RENDERER：是否使用核显渲染 0=否，1=是

添加资源路径

在环境变量中添加资源路径，后面加载机器人就不用写绝对路径了：

pybullet.setAdditionalSearchPath(pybullet_data.getDataPath())

设置重力

设置X,Y,Z轴的重力：

pybullet.setGravity(0, 0, -9.8)

一般设置Z轴重力为g，也就是-9.8

加载模型

主要是加载两种模型，即场景，机器人：

sceneID = pybullet.loadURDF('plane.urdf')
robotID = pybullet.loadURDF('r2d2.urdf', [0, 0, 0], [0, 0, 0, 1])

需要注意的是，加载机器人时，要给机器人提供初始的位置和姿态。姿态使用四元数xyzw表示。

迭代运行

仿真循环迭代设置延时：

while(True):
	pybullet.stepSimulation()
	time.sleep(0.05)

上面使得仿真环境每0.05秒执行一步。

或者直接实时仿真：

pybullet.setRealTimeSimulation(1)
while(True):
	pass

关闭服务端

pybullet.disconnect()

基础环境代码

把上面的API组合起来，就搭建了一个基础的仿真环境。全代码如下：

import time

import pybullet
import pybullet_data

if __name__ == '__main__':
    # open the server
    physicsClient = pybullet.connect(pybullet.GUI)

    # config GUI
    pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_RENDERING, 0)
    pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_GUI, 0)
    pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_TINY_RENDERER, 0)

    # add the resource path
    pybullet.setAdditionalSearchPath(pybullet_data.getDataPath())

    # set gravity
    pybullet.setGravity(0, 0, -9.8)

    # load scene
    planeID = pybullet.loadURDF('plane.urdf')

    # load robot
    robotID = pybullet.loadURDF('r2d2.urdf', [0, 0, 1], [0, 0, 0, 1])

    # start rendering
    pybullet.configureDebugVisualizer(pybullet.COV_ENABLE_RENDERING, 1)

    pybullet.setRealTimeSimulation(1)
    while True:
        pass

    # close server
    pybullet.disconnect()