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OpenClaw 机器人抓取平台搭建全流程详解
在 Ubuntu 系统上搭建 OpenClaw 机器人抓取仿真环境的全过程。内容包括硬件软件要求、Ubuntu 安装与配置、ROS Noetic 及 Gazebo 环境部署、Catkin 工作空间创建、URDF 机器人模型设计、控制器配置、Gazebo 世界文件编写、Python 抓取控制脚本开发以及编译运行调试方法。通过该流程可实现基于 ROS 和 Gazebo 的机器人抓取仿真测试。
在 Ubuntu 系统上搭建 OpenClaw 机器人抓取仿真环境的全过程。内容包括硬件软件要求、Ubuntu 安装与配置、ROS Noetic 及 Gazebo 环境部署、Catkin 工作空间创建、URDF 机器人模型设计、控制器配置、Gazebo 世界文件编写、Python 抓取控制脚本开发以及编译运行调试方法。通过该流程可实现基于 ROS 和 Gazebo 的机器人抓取仿真测试。
OpenClaw 是一个开源的机器人抓取仿真平台，基于 ROS (Robot Operating System) 和 Gazebo 仿真环境。本文将详细讲解如何在 Ubuntu 系统上完整搭建 OpenClaw 开发环境，并进行基础的抓取仿真测试。
在开始搭建之前，需要确保您的系统满足以下要求：
硬件配置：
软件环境：
如果您还没有安装 Ubuntu 系统，请按照以下步骤操作：
# 1. 下载 Ubuntu 20.04 LTS 镜像
# 访问 https://ubuntu.com/download 下载 ISO 文件
# 2. 制作启动 U 盘（在 Windows 下使用 Rufus，在 Linux 下使用）
sudo dd if=ubuntu-20.04.6-desktop-amd64.iso of=/dev/sdb bs=4M status=progress
# 3. 重启电脑，从 U 盘启动，按照图形界面提示完成安装
安装完 Ubuntu 后，进行基础配置：
# 更新软件源
sudo apt update
sudo apt upgrade -y
# 安装基础开发工具
sudo apt install -y build-essential cmake git vim curl wget net-tools htop terminator
# 推荐使用 Terminator 作为终端，支持分屏
# 步骤 1：设置 sources.list
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
# 步骤 2：添加密钥
sudo apt install curl curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -
# 步骤 3：安装 ROS
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
# 步骤 4：初始化 rosdep
sudo rosdep init
rosdep update
# 步骤 5：设置环境变量
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
# 步骤 6：安装依赖工具
sudo apt install python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool
# 测试 ROS 是否安装成功
# 终端 1：启动 ROS 核心
roscore
# 终端 2：运行小海龟仿真
rosrun turtlesim turtlesim_node
# 终端 3：控制小海龟
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
# 如果能正常显示和控制小海龟，说明 ROS 安装成功
# 安装 Gazebo 11（与 ROS Noetic 兼容）
sudo apt install -y gazebo11 libgazebo11-dev ros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control ros-noetic-gazebo-plugins
# 验证 Gazebo 安装
gazebo --version
# 应显示 Gazebo multi-robot simulator, version 11.x.x
Catkin 是 ROS 的官方构建系统，工作空间是开发 ROS 项目的目录结构：
openclaw_ws/ # 工作空间根目录
├── src/ # 源代码目录
│ ├── CMakeLists.txt # 顶层 CMake 配置（自动生成）
│ ├── openclaw/ # OpenClaw 主包
│ ├── openclaw_msgs/ # 消息定义包
│ ├── openclaw_description/# 机器人描述包
│ ├── openclaw_control/ # 控制器包
│ └── openclaw_gazebo/ # Gazebo 仿真包
├── build/ # 编译中间文件（自动生成）
├── devel/ # 开发文件（自动生成）
│ ├── setup.bash # 工作空间环境变量
│ └── lib/ # 编译生成的库文件
└── install/ # 安装文件（可选）
# 创建目录结构
mkdir -p ~/openclaw_ws/src
cd ~/openclaw_ws
# 初始化工作空间
catkin_make
# 首次编译后，会自动生成 build 和 devel 目录
ls -la
# 应该看到：build devel src
# 设置工作空间环境变量
echo "source ~/openclaw_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
# 验证工作空间是否被识别
echo $ROS_PACKAGE_PATH
# 输出应包含：/home/用户名/openclaw_ws/src:/opt/ros/noetic/share
由于 OpenClaw 可能是一个特定的项目，我们需要创建标准的 ROS 包结构：
# 进入源代码目录
cd ~/openclaw_ws/src
# 创建 OpenClaw 相关的功能包
# 1. 创建主功能包
catkin_create_pkg openclaw roscpp rospy std_msgs geometry_msgs sensor_msgs control_msgs trajectory_msgs
# 2. 创建消息定义包
catkin_create_pkg openclaw_msgs std_msgs geometry_msgs message_generation message_runtime
# 3. 创建机器人描述包
catkin_create_pkg openclaw_description urdf xacro robot_state_publisher joint_state_publisher rviz
# 4. 创建控制器包
catkin_create_pkg openclaw_control roscpp controller_manager joint_trajectory_controller position_controllers velocity_controllers effort_controllers
# 5. 创建 Gazebo 仿真包
catkin_create_pkg openclaw_gazebo gazebo_ros gazebo_ros_control gazebo_plugins hector_gazebo_plugins
# 如果 OpenClaw 有 GitHub 仓库，直接克隆
cd ~/openclaw_ws/src
# 克隆主仓库
git clone https://github.com/yourusername/openclaw.git
# 克隆其他依赖仓库
git clone https://github.com/yourusername/openclaw_msgs.git
git clone https://github.com/yourusername/openclaw_description.git
git clone https://github.com/yourusername/openclaw_control.git
git clone https://github.com/yourusername/openclaw_gazebo.git
git clone https://github.com/yourusername/openclaw_examples.git
URDF (Unified Robot Description Format) 是 ROS 中描述机器人模型的 XML 格式。我们将创建一个三指夹爪模型：
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_description/urdf/claw.xacro -->
<?xml version="1.0"?>
<robot name="openclaw" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<!-- 定义可配置参数 -->
<xacro:property name="PI" value="3.1415926535897931"/>
<xacro:property name="base_width" value="0.1"/>
<xacro:property name="base_height" value="0.05"/>
<xacro:property name="finger_length" value="0.15"/>
<xacro:property name="finger_width" value="0.02"/>
<!-- 材料定义 -->
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
transmission_interface/SimpleTransmission
hardware_interface/PositionJointInterface
1
transmission_interface/SimpleTransmission
hardware_interface/PositionJointInterface
1
/openclaw
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_description/launch/display.launch -->
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- 参数设置 -->
<arg name="model" default="$(find openclaw_description)/urdf/claw.xacro"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="rvizconfig" default="$(find openclaw_description)/rviz/urdf.rviz"/>
<!-- 解析 URDF 模型 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(arg model)'" />
<!-- 启动 robot_state_publisher，发布 tf 变换 -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher">
<param name="publish_frequency" value="50.0"/>
</node>
<!-- 启动 joint_state_publisher，发布关节状态 -->
<node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" = =/>
# ~/openclaw_ws/src/openclaw_control/config/control.yaml
openclaw:
# 关节控制器配置
joint_state_controller:
type: joint_state_controller/JointStateController
publish_rate: 50
# 左指位置控制器
left_finger_position_controller:
type: position_controllers/JointPositionController
joint: left_finger_joint
pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
# 右指位置控制器
right_finger_position_controller:
type: position_controllers/JointPositionController
joint: right_finger_joint
pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
# 夹爪轨迹控制器（用于同时控制两个手指）
gripper_controller:
type: position_controllers/JointTrajectoryController
joints:
- left_finger_joint
- right_finger_joint
constraints:
goal_time: 0.5
stopped_velocity_tolerance: 0.05
stop_trajectory_duration: 0.5
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_control/launch/control.launch -->
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- 加载控制器配置 -->
<rosparam file="$(find openclaw_control)/config/control.yaml" command="load"/>
<!-- 加载机器人描述 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(find openclaw_description)/urdf/claw.xacro'"/>
<!-- 启动 controller_manager 和控制器 -->
<node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner" output="screen" args=" joint_state_controller left_finger_position_controller right_finger_position_controller gripper_controller "/>
<!-- 启动 robot_state_publisher -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"/>
<!-- 启动关节状态 GUI（可选） -->
<node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui"/>
</launch>
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_gazebo/worlds/grasping.world -->
<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.6">
<world name="grasping_world">
<!-- 全局光照 -->
<include>
<uri>model://sun</uri>
</include>
<!-- 地面 -->
<include>
<uri>model://ground_plane</uri>
</include>
<!-- 添加桌子 -->
<model name="table">
<pose>0 0 0 0 0 0</pose>
<static>true</static>
<link name="link">
<collision name="collision">
<geometry>
<box>
<size>1.0 1.0 0.1</size>
1.0 1.0 0.1
0.5 0.5 0.5 1
0.8 0.8 0.8 1
0 0 0.05 0 0 0
0.1
0.0001
0
0
0.0001
0
0.0001
0.05 0.05 0.05
0.05 0.05 0.05
1 0 0 1
1 0 0 1
0.2 0 0.05 0 0 0
0.1
0.0001
0
0
0.0001
0
0.0001
0.025
0.025
0 1 0 1
0 1 0 1
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_gazebo/launch/gazebo.launch -->
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- 参数设置 -->
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
<arg name="world" default="$(find openclaw_gazebo)/worlds/grasping.world"/>
<!-- 加载机器人描述 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(find openclaw_description)/urdf/claw.xacro'"/>
<!-- 启动 Gazebo 服务器 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" =/>
#!/usr/bin/env python3
# ~/openclaw_ws/src/openclaw_examples/scripts/grasp_object.py
import rospy
import actionlib
from control_msgs.msg import FollowJointTrajectoryAction, FollowJointTrajectoryGoal
from trajectory_msgs.msg import JointTrajectoryPoint
from std_msgs.msg import Float64
import sys
import time
class OpenClawGraspController:
"""OpenClaw 抓取控制器"""
def __init__(self):
# 初始化 ROS 节点
rospy.init_node('openclaw_grasp_controller', anonymous=True)
# 定义关节名称
self.left_finger_joint = 'left_finger_joint'
self.right_finger_joint = 'right_finger_joint'
# 创建发布者（用于直接控制单个关节）
self.left_finger_pub = rospy.Publisher(
'/openclaw/left_finger_position_controller/command', Float64, queue_size=10
)
self.right_finger_pub = rospy.Publisher(
'/openclaw/right_finger_position_controller/command', Float64, queue_size=10
)
# 创建动作客户端（用于轨迹控制）
self.client = actionlib.SimpleActionClient(
'/openclaw/gripper_controller/follow_joint_trajectory', FollowJointTrajectoryAction
)
# 等待服务器启动
rospy.loginfo("等待控制器服务器...")
self.client.wait_for_server()
rospy.loginfo("控制器服务器已连接")
rospy.sleep()
():
rospy.loginfo()
.left_finger_pub.publish(-)
.right_finger_pub.publish()
rospy.sleep()
():
rospy.loginfo()
.left_finger_pub.publish()
.right_finger_pub.publish(-)
rospy.sleep()
():
rospy.loginfo(, force)
steps =
i (steps):
left_angle = - + (i / steps) *
right_angle = - (i / steps) *
.left_finger_pub.publish(left_angle)
.right_finger_pub.publish(right_angle)
rospy.sleep()
rospy.loginfo()
():
rospy.loginfo()
.open_gripper()
():
rospy.loginfo()
goal = FollowJointTrajectoryGoal()
goal.trajectory.joint_names = [
.left_finger_joint,
.right_finger_joint
]
point1 = JointTrajectoryPoint()
point1.positions = [-, ]
point1.time_from_start = rospy.Duration()
point2 = JointTrajectoryPoint()
point2.positions = [, -]
point2.time_from_start = rospy.Duration()
goal.trajectory.points.append(point1)
goal.trajectory.points.append(point2)
.client.send_goal(goal)
.client.wait_for_result()
result = .client.get_result()
rospy.loginfo(, result)
():
rospy.loginfo()
rospy.loginfo()
.left_finger_pub.publish(-)
.right_finger_pub.publish()
rospy.sleep()
rospy.loginfo()
angle [-, -, , ]:
.left_finger_pub.publish(angle)
.right_finger_pub.publish(-angle)
rospy.sleep()
rospy.loginfo()
.left_finger_pub.publish()
.right_finger_pub.publish(-)
rospy.sleep()
rospy.loginfo()
rospy.sleep()
rospy.loginfo()
.open_gripper()
():
:
controller = OpenClawGraspController()
(sys.argv) > :
mode = sys.argv[]
:
mode =
rospy.loginfo(, mode)
mode == :
controller.open_gripper()
rospy.sleep()
controller.close_gripper()
rospy.sleep()
controller.open_gripper()
mode == :
controller.open_gripper()
rospy.sleep()
controller.grasp_object(force=)
rospy.sleep()
controller.release_object()
mode == :
controller.trajectory_grasp()
mode == :
controller.multi_stage_grasp()
:
rospy.loginfo()
controller.open_gripper()
rospy.sleep()
controller.close_gripper()
rospy.loginfo()
rospy.ROSInterruptException:
rospy.loginfo()
Exception e:
rospy.logerr(, (e))
__name__ == :
main()
<!-- ~/openclaw_ws/src/openclaw_examples/launch/demo.launch -->
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- 启动 Gazebo 仿真 -->
<include file="$(find openclaw_gazebo)/launch/gazebo.launch"/>
<!-- 启动抓取演示节点 -->
<node name="grasp_demo" pkg="openclaw_examples" type="grasp_object.py" output="screen" required="true">
<!-- 可以传递参数 -->
<param name="grasp_force" value="0.5"/>
<param name="grasp_speed" value="0.1"/>
</node>
<!-- 可选：启动 RViz 可视化 -->
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find openclaw_description)/rviz/openclaw.rviz"/>
</launch>
# 返回工作空间根目录
cd ~/openclaw_ws
# 安装依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
# 编译（使用 4 个线程）
catkin_make -j4
# 如果编译出错，可以尝试单线程编译以便查看详细错误
catkin_make -j1
# 编译特定包
catkin_make --only-pkg-with-deps openclaw_control
# 清理并重新编译
catkin_make clean
catkin_make
# 终端 1：启动 Gazebo 仿真
source ~/openclaw_ws/devel/setup.bash
roslaunch openclaw_gazebo gazebo.launch
# 终端 2：运行抓取演示
source ~/openclaw_ws/devel/setup.bash
rosrun openclaw_examples grasp_object.py simple
# 或者使用不同模式
rosrun openclaw_examples grasp_object.py grasp
rosrun openclaw_examples grasp_object.py trajectory
rosrun openclaw_examples grasp_object.py multistage
# 终端：启动 RViz
source ~/openclaw_ws/devel/setup.bash
rosrun rviz rviz
# 在 RViz 中配置：
# 1. 添加 RobotModel 显示机器人模型
# 2. 添加 TF 显示坐标变换
# 3. 添加 Image 显示摄像头图像（如果有）
# 查看所有节点
rosnode list
# 查看所有话题
rostopic list
# 查看所有服务
rosservice list
# 查看所有参数
rosparam list
# 查看特定话题内容
rostopic echo /openclaw/joint_states
# 查看特定话题发布频率
rostopic hz /openclaw/joint_states
# 查看话题带宽
rostopic bw /openclaw/joint_states
# 启动 rqt 图形界面
rqt
# 常用插件：
# - rqt_graph：查看节点间关系
# - rqt_plot：实时绘制数据
# - rqt_console：查看日志
# - rqt_tf_tree：查看 TF 树
# 单独启动特定工具
rqt_graph
rqt_plot /openclaw/joint_states/position[0]
# 记录所有话题到 bag 文件
rosbag record -a -o grasp_demo.bag
# 记录特定话题
rosbag record /openclaw/joint_states /openclaw/gripper_controller/state
# 查看 bag 信息
rosbag info grasp_demo.bag
# 回放 bag 文件
rosbag play grasp_demo.bag
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将字符串编码和解码为其 Base64 格式表示形式即可。 在线工具，Base64 字符串编码/解码在线工具，online
将字符串、文件或图像转换为其 Base64 表示形式。 在线工具，Base64 文件转换器在线工具，online