一、接口架构概览

高层运动服务分为两部分：

• 高层控制接口：通过 SportClient 发送速度、轨迹、姿态等运动指令

• 高层状态接口：订阅 SportModeState 消息获取位姿、速度、IMU等状态反馈

适用范围：Go2 Edu 型号，软件版本 < V1.1.6（新版请参考 V2.0 文档）

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二、核心控制接口（强化学习相关）

1. 基础运动控制

接口	功能	参数范围	强化学习应用建议
Move(vx, vy, vyaw)	速度控制	vx: [-2.5, 3.8] m/s vy: [-1.0, 1.0] m/s vyaw: [-4, 4] rad/s	主要动作输出，可映射为策略网络输出的速度指令
Euler(roll, pitch, yaw)	姿态控制	roll/pitch: [-0.75, 0.75] rad yaw: [-0.6, 0.6] rad	可用于调整机身姿态，适应复杂地形
BodyHeight(height)	机身高度	[-0.18, 0.03] m（相对默认0.33m）	自适应地形，越障时动态调整
FootRaiseHeight(height)	抬腿高度	[-0.06, 0.03] m（相对默认0.09m）	控制步幅高度，影响能耗与越障能力

2. 步态模式切换

接口	功能	说明
SwitchGait(d)	切换步态	0: idle, 1: trot, 2: trot running, 3: 正向爬楼, 4: 逆向爬楼
ContinuousGait(flag)	持续移动模式	true 时保持踏步状态（即使速度为0），适合RL训练避免频繁启停
SpeedLevel(level)	速度档位	-1: 慢速, 0: 正常, 1: 快速

3. 高级运动模式（适合RL探索）

接口	功能	强化学习价值
FreeWalk()	灵动模式	推荐作为RL基础模式，自由度最高，底层控制开放
FreeBound(flag)	并腿跑	特殊步态，可用于特定任务训练
FreeJump(flag)	跳跃模式	离散动作空间，适合技能学习
HandStand(flag)	倒立行走	高阶技能，需先进入可移动状态

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三、状态反馈接口（观测空间）

订阅话题：rt/sportmodestate

关键状态量（建议作为RL观测）

// 位姿与运动状态
std::array<float, 3> position();      // 三维位置 (x, y, z)
std::array<float, 3> velocity();      // 三维速度 (vx, vy, vz)
float yawSpeed();                     // 偏航角速度
float bodyHeight();                   // 当前机身高度

// IMU数据（高频，适合状态估计）
std::array<float, 4> quaternion();    // 姿态四元数 (w, x, y, z)
std::array<float, 3> gyroscope();     // 角速度 (rad/s)
std::array<float, 3> accelerometer(); // 加速度 (m/s²)
std::array<float, 3> rpy();           // 欧拉角 (roll, pitch, yaw)

// 足端信息（可用于接触检测）
std::array<int16_t, 4> footForce();           // 四个足端力（力传感器）
std::array<float, 12> footPositionBody();     // 足端相对机体位置
std::array<float, 12> footSpeedBody();        // 足端相对机体速度

// 环境与规划
std::array<float, 4> rangeObstacle();         // 障碍物距离（超声波/激光）
uint8_t gaitType();                           // 当前步态类型

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四、强化学习应用建议

1. 动作空间设计

推荐方案：使用 Move() + BodyHeight() + FootRaiseHeight() 组合

• 连续动作：[vx, vy, vyaw, body_height_offset, foot_raise_offset]

• 离散动作：SwitchGait() 切换 + ContinuousGait() 保持

2. 观测空间设计

核心观测（18维）：

• IMU: rpy (3) + gyroscope (3) + accelerometer (3) = 9维

• 速度: velocity (3) + yawSpeed (1) = 4维

• 足端: footForce (4) 或二值化接触信号 = 4维

• 指令: 上一个动作指令（用于时序一致性）= 1维

扩展观测：

• rangeObstacle (4)：避障任务

• footPositionBody (12)：足端轨迹跟踪

3. 训练流程建议

// 初始化阶段
sport_client.BalanceStand();      // 进入平衡站立（解除锁定）
sport_client.ContinuousGait(true); // 开启持续步态，避免频繁启停
sport_client.SwitchGait(1);       // 切换至trot步态（最稳定）

// RL控制循环（建议频率：50-100Hz）
while (training) {
    // 1. 获取观测
    HighStateHandler(state);
    
    // 2. 策略网络推理 -> 输出动作
    auto action = policy_network(observation);
    
    // 3. 发送控制指令
    sport_client.Move(action.vx, action.vy, action.vyaw);
    sport_client.BodyHeight(action.height);
    
    // 4. 计算奖励、存储经验
    compute_reward(state, action);
}

4. 安全与复位机制

接口	用途
Damp()	紧急停止，所有关节进入阻尼状态（最高优先级）
RecoveryStand()	翻倒后自动恢复站立，建议作为episode终止后的复位动作
StopMove()	停止当前运动并恢复默认参数，用于episode重置

5. 注意事项

1. 版本兼容性：确保 Go2 软件版本 < V1.1.6，否则接口可能不兼容

2. 遥控器隔离：调用 SwitchJoystick(false) 关闭遥控器响应，避免人工干预RL训练

3. 动作冲突：特殊动作（Sit, FrontFlip等）需等待上一个动作完成，建议在RL中避免使用或单独处理

4. 通信延迟：DDS通信存在延迟，建议控制频率不超过100Hz，并设置超时保护（SetTimeout(10.0f)）

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五、轨迹跟踪接口（进阶）

TrajectoryFollow(std::vector<PathPoint> path) 支持30个轨迹点的未来轨迹跟踪，适合：

• 模型预测控制(MPC) 作为高层规划器

• 模仿学习(IL) 跟踪专家轨迹

• 多步预测RL 输出未来轨迹而非单步速度

PathPoint结构包含时间、位置、速度，可实现复杂的运动模式学习。