reBot-Isaacsim 是一个专为 reBotArm 设计的 NVIDIA Isaac Sim 仿真项目。它利用 Isaac Sim 的高保真物理引擎，在虚拟环境中精确复现机械臂的运动学特性与夹爪联动逻辑，为控制算法开发、轨迹规划验证及通信协议测试提供独立的纯仿真环境。
本项目提供多种发送端，以满足不同的使用场景：
| 组件 | 说明 |
|---|---|
gravity_joint_sender |
重力补偿手柄模式：改装机械臂（拆卸夹爪，加装手柄），通过重力补偿模式允许手动掰动，实时同步关节角到 Isaac Sim |
isaacsim_ik_sender |
逆运动学（IK）模式：输入末端位姿，通过 IK 求解器得到关节角，发送到 Isaac Sim |
isaacsim_traj_sender |
轨迹规划（Traj）模式：在 IK 基础上增加关节空间轨迹规划（MIN_JERK 时间剖面），实现平滑运动控制 |
isaacsim_joint_test_sender |
关节测试模式：无需真实机械臂，发送预设关节角轨迹，用于验证 Isaac Sim 接收端和通讯是否正常 |
joint_reader_sender |
Real-to-Sim 映射模式：只读关节角并映射到 Isaac Sim，适合与其他控制项目配合使用（例如：实际机械臂在运行其他任务时，同步映射到 Isaac Sim 进行可视化） |
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ reBot-Isaacsim │
│ │
│ ┌──────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐ │
│ │ 发送端 (Terminal 1) │ UDP │ 接收端 (Terminal 2) │ │
│ │ │ JSON │ │ │
│ │ gravity_joint_sender │──────▶ │ isaacsim_joint_receiver │ │
│ │ │ 5005 │ │ │
│ │ • reBotArm_control │ │ • Isaac Sim 仿真 │ │
│ │ _py uv 环境 │ │ • 地面 + 机械臂 USD │ │
│ │ • MIT + 重力前馈 │ │ • 关节角同步 │ │
│ │ • 允许手动掰动 │ │ • 夹爪双关节联动 │ │
│ └──────────────────────┘ └─────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
reBot-Isaacsim/
├── pyproject.toml # uv 工作空间配置
├── README.md
├── README_EN.md
├── reBotArm_Isaacsim/ # 主示例目录
│ ├── gravity_joint_sender.py # 重力补偿手柄模式（改装机械臂，手动掰动）
│ ├── isaacsim_ik_sender.py # 逆运动学模式（IK 控制）
│ ├── isaacsim_traj_sender.py # 轨迹规划模式（IK + 关节空间轨迹）
│ ├── isaacsim_joint_test_sender.py # 关节测试模式（预设轨迹，无需硬件）
│ ├── joint_reader_sender.py # Real-to-Sim 映射模式（只读关节，同步可视化）
│ ├── isaacsim_joint_receiver.py # Isaac Sim 接收端（关节角同步）
│ ├── live_sync.py # 启动说明脚本
│ ├── run_sender.sh # 启动发送端
│ └── run_isaacsim_receiver.sh # 启动 Isaac Sim 接收端
├── third_party/
│ └── reBotArm_control_py/ # 核心控制库（独立 uv 环境）
│ ├── pyproject.toml
│ └── ...
└── usd/
└── RS-rebot-dev-arm/
└── 00-arm-rs_asm-v3.usda # Isaac Sim 机械臂资产
| 组件 | 要求 |
|---|---|
| Isaac Sim | 已安装并配置 ISAACSIM_ROOT 环境变量 |
| reBotArm 固件 | 机械臂固件已烧录，CAN 总线已连接（can0） |
| CAN 接口 | can0 已 up 且 bitrate 为 1 Mbps（can_restart can0） |
| Python | 3.10+ |
| uv | 推荐使用 uv 管理 Python 环境 |
| reBotArm_control_py | 已在 third_party/reBotArm_control_py 中运行 uv sync |
# 查看 CAN 接口状态
ip link show can0
# 确保状态为 UP，bitrate 为 1000000
# 如需配置或重启 CAN：
sudo ip link set can0 down
sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000 restart-ms 100确保 .bashrc 或 shell 配置中已设置：
export ISAACSIM_ROOT=/home/seeed/IsaacSim/_build/linux-x86_64/releasecd third_party/reBotArm_control_py
uv sync需要两个独立终端。终端 1 始终是 Isaac Sim 接收端，终端 2 根据不同功能选择对应的发送端。
cd reBotArm_Isaacsim
./run_isaacsim_receiver.sh预期输出：
- 启动 Isaac Sim 图形界面
- 加载地面和机械臂 USD 资产
- 监听 UDP
127.0.0.1:5005 - 等待发送端连接
启动顺序：先接收端，再发送端。
适用于改装后的机械臂（拆卸夹爪、加装手柄），手动掰动控制 Isaac Sim 仿真：
cd reBotArm_Isaacsim
./run_sender.sh预期行为：
- 连接真实机械臂，启用 MIT + 重力前馈补偿
- 机械臂可自由掰动
- 关节角以 60 Hz 持续通过 UDP 发送
输入末端位姿（位置/姿态），IK 求解后驱动 Isaac Sim 仿真机械臂。在 reBotArm_Isaacsim/ 目录下直接 uv run：
cd reBotArm_Isaacsim
uv run python isaacsim_ik_sender.py输入格式（每行一条）：
x y z # 位置 (米)，姿态保持当前
x y z r p y # 位置 + 姿态 (米/度)
q j1 j2 j3 j4 j5 j6 # 直接发送关节角 (度)
gripper <0~1> # 单独更新夹爪
在 IK 基础上增加关节空间轨迹规划（MIN_JERK），实现平滑运动。在 reBotArm_Isaacsim/ 目录下直接 uv run：
cd reBotArm_Isaacsim
uv run python isaacsim_traj_sender.py输入格式（每行一条）：
x y z # 位置 (米)
x y z r p y # 位置 + 姿态 (米/度)
q j1 j2 j3 j4 j5 j6 # 关节空间直发 (度)
gripper <0~1> # 单独更新夹爪
speed <scale> # 调整轨迹时长比例
resync # 重新从仿真端读取当前关节角
无需真实硬件，预设轨迹循环发送，用于验证通讯和 Isaac Sim 接收端：
cd reBotArm_Isaacsim
uv run python isaacsim_joint_test_sender.py测试发送端在几个预设关节姿态之间缓慢插值循环发送，无需 CAN 连接。
只读关节角并映射到 Isaac Sim，适合实际机械臂在运行其他任务时同步映射可视化。在 reBotArm_Isaacsim/ 目录下直接 uv run：
cd reBotArm_Isaacsim
uv run python joint_reader_sender.py预期行为：
- 仅读取关节角（被动反馈模式），不发送任何控制指令
- 关节角以 60 Hz 持续通过 UDP 发送
- 实际机械臂由其他项目控制时，可同时在 Isaac Sim 中可视化
UDP JSON，端口 127.0.0.1:5005。
发送端每帧 Payload：
{
"sequence": 123,
"timestamp": 1718000000.123,
"joint_positions": [0.0, 0.1, 0.2, -0.1, 0.0, -0.02],
"gripper_position": 0.05
}| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
sequence |
int | 递增序号 |
timestamp |
float | Unix 时间戳（秒） |
joint_positions |
float[6] | 前 6 个关节角（rad） |
gripper_position |
float | 夹爪位置（m），由发送端通过 GRIPPER_POSITION_SCALE=0.03 转换 |
夹爪控制链：
发送端 gripper_q → gripper_position = -gripper_q × 0.03 → 接收端 × 0.01 → 双关节位置目标
| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
ARM_JOINT_COUNT |
6 | 关节数 |
DEFAULT_PORT |
5005 | UDP 端口 |
DEFAULT_SEND_HZ |
60.0 | 发送频率（Hz） |
GRIPPER_POSITION_SCALE |
0.03 | 夹爪角到位置的缩放系数 |
position_alpha |
0.2 | 低通滤波系数 |
| 参数 | 默认值 | 说明 |
|---|---|---|
ARM_JOINT_COUNT |
6 | 关节数 |
DEFAULT_PORT |
5005 | UDP 端口 |
DEFAULT_RENDER_HZ |
120.0 | 仿真渲染频率（Hz） |
GRIPPER_POSITION_SCALE |
0.01 | 夹爪位置再缩放系数 |
ROBOT_PRIM_PATH |
/World/reBotArm |
Isaac Sim 中的机械臂 Prim 路径 |
ASSET_RELATIVE_PATH |
usd/RS-rebot-dev-arm/00-arm-rs_asm-v3.usda |
USD 资产相对路径 |
端口 5005 已被占用。先确认并终止占用进程：
# 查看占用端口的进程
sudo lsof -i :5005
# 终止进程（将 PID 替换为实际值）
kill <PID>确认 USD 资产路径存在，或检查 REPO_ROOT 是否正确：
ls usd/RS-rebot-dev-arm/00-arm-rs_asm-v3.usda确保 CAN 接口 up 且 bitrate 正确：
can_restart can0
# 验证：
ip -details link show can0 | grep bitrate- 确认发送端和接收端端口一致（均为 5005）
- 检查发送端日志中
[send]是否有持续输出 - 检查接收端日志中
[recv]是否有持续输出 - 尝试使用
isaacsim_joint_test_sender.py排除硬件问题
| 组件 | Python 环境 | 启动脚本 |
|---|---|---|
| 发送端（真实机械臂） | reBotArm_control_py uv 环境 |
run_sender.sh |
| 发送端（测试模式） | reBotArm_control_py uv 环境 |
isaacsim_joint_test_sender.py |
| 接收端 | Isaac Sim 官方 Python (python.sh) |
run_isaacsim_receiver.sh |