bw-mantis-sdk 1.3.3

Mantis 机器人 Python SDK，基于 Zenoh 通信，无需安装 ROS2

Mantis Robot SDK

基于 Zenoh 的 Mantis 机器人控制 SDK，无需安装 ROS2。

2026-02-05 | Release Notes

特性

• 🚀 无 ROS2 依赖: 客户端只需 Python + Zenoh
• 🤖 完整控制: 双臂、夹爪、头部、腰部、底盘
• 🦾 逆运动学 (IK): 基于 Pinocchio 的高性能解算，支持绝对位姿与相对增量控制
• 🔒 安全限位: 自动限制在 URDF 定义范围内
• 🎯 统一驱动: 同一套代码控制 RViz 仿真和实机
• ⚡ 并行运动: 阻塞/非阻塞模式，支持多部件同时运动
• 🛡️ 安全底盘: 基于距离/角度控制，运动完成自动停止
• 🎚️ 摩擦补偿: 可调节摩擦系数，适应不同地面环境
• 📚 完整文档: Google 风格 docstring

安装

pip install bw-mantis-sdk

依赖安装 (IK 功能)

如果需要使用 IK (逆运动学) 功能，请按照以下步骤安装 Pinocchio 依赖：

# Ensure you have some required installation dependencies 
sudo apt install -qqy lsb-release curl 
# Register the authentication certificate of robotpkg: 
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings 
curl http://robotpkg.openrobots.org/packages/debian/robotpkg.asc \
  | sudo tee /etc/apt/keyrings/robotpkg.asc 
# Add robotpkg as source repository to apt: 
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/etc/apt/keyrings/robotpkg.asc] http://robotpkg.openrobots.org/packages/debian/pub $(lsb_release -cs) robotpkg" \
  | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/robotpkg.list 
sudo apt update 
sudo apt install -qqy robotpkg-py310-pinocchio

快速开始

from mantis import Mantis

# 连接机器人（RViz 仿真或实机均可）
with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(-0.5)
    robot.left_gripper.open()
    robot.head.look_up()
    robot.chassis.forward(0.5)

连接方式

# 方式1：指定 IP 连接（推荐）
robot = Mantis(ip="192.168.1.100")

# 方式2：自动发现（同一局域网）
robot = Mantis()

# 方式3：指定 IP 和端口
robot = Mantis(ip="192.168.1.100", port=7447)

# 连接时跳过验证（调试用）
robot.connect(verify=False)

架构说明

┌─────────────┐     Zenoh (JSON)      ┌──────────────────┐
│  Mantis SDK │ ──────────────────────▶ │  sdk_rviz_bridge │ ──▶ RViz
│  (Python)   │                        │  (ROS2 节点)     │
└─────────────┘                        └──────────────────┘
       │
       │         Zenoh (JSON)         ┌──────────────────┐
       └─────────────────────────────▶ │  sdk_real_bridge │ ──▶ 实机
                                       │  (ROS2 节点)     │
                                       └──────────────────┘

数据流：

• SDK 发布 JSON 格式数据到 Zenoh 话题 sdk/joint_states 和 sdk/chassis
• Bridge 节点订阅 Zenoh 话题，转换为 ROS2 消息发布
• 无需 zenoh-bridge-ros2dds，通讯更稳定

机器人端配置

启动 Bridge 节点（二选一）：

# RViz 仿真预览
cd ~/bw_motion_ws && source install/setup.bash
ros2 launch bw_sim2real sdk_sim.launch.py

# 实机控制
# 1) 进入遥操作文件夹
cd ~/bw_system_ws
# 2) 修改.env文件
# 修改文件中的内容不是终端运行
RUN_MODE=sdk
# 3) 运行启动脚本
./run.sh

💡 提示: 不再需要启动 zenoh-bridge-ros2dds

API 概览

Mantis (主类)

属性	类型	说明
left_arm	Arm	左臂控制器
right_arm	Arm	右臂控制器
left_gripper	Gripper	左夹爪控制器
right_gripper	Gripper	右夹爪控制器
head	Head	头部控制器
chassis	Chassis	底盘控制器
is_sim_mode	bool	是否为仿真模式

方法	说明
connect(timeout=5.0, verify=True)	连接机器人
disconnect()	断开连接
on_feedback(callback)	注册关节反馈回调
home(block=True)	所有关节归零
stop()	停止所有运动
wait()	等待所有部件运动完成
is_any_moving	是否有部件在运动中

Arm (手臂)

每只手臂 7 个关节，所有角度自动限制在安全范围内：

索引	关节	方法	限位 (rad)
0	肩俯仰	set_shoulder_pitch(angle, block=True)	-2.61 ~ 0.78
1	肩偏航	set_shoulder_yaw(angle, block=True)	-0.213 ~ 2.029
2	肩翻滚	set_shoulder_roll(angle, block=True)	-1.57 ~ 1.57
3	肘俯仰	set_elbow_pitch(angle, block=True)	-0.78 ~ 1.57
4	腕翻滚	set_wrist_roll(angle, block=True)	-1.57 ~ 1.57
5	腕俯仰	set_wrist_pitch(angle, block=True)	-0.52 ~ 0.52
6	腕偏航	set_wrist_yaw(angle, block=True)	-1.57 ~ 1.57

其他方法：

• set_joints(positions, block=True) - 设置全部 7 个关节（弧度）
• set_joint(index, angle, block=True) - 设置单个关节（索引 0-6）
• get_limit(index) - 获取指定关节限位 (lower, upper)
• limits - 获取所有关节限位列表
• home(block=True) - 回到零位
• wait() - 等待当前运动完成
• is_moving - 是否正在运动中
• set_speed(speed) - 设置关节速度 (rad/s)
• ik(x, y, z, roll, pitch, yaw, block=True, abs=True) - 末端位姿控制 (IK)。
  • abs=True: 绝对位姿 (位置: m, 姿态: rad)。会自动重置内部目标点。
  • abs=False: 相对增量 (位置: 全局 m, 姿态: 局部 rad)。基于内部维护的目标位姿进行累积，支持连续调用。

Gripper (夹爪)

支持阻塞/非阻塞模式：

方法	说明
set_position(pos, block=True)	设置位置 (0.0=闭合, 1.0=张开)
open(block=True)	完全张开
close(block=True)	完全闭合
half_open(block=True)	半开
wait()	等待运动完成
is_moving	是否正在运动中

Head (头部)

头部有限位保护，支持阻塞/非阻塞模式：

• pitch (俯仰): -0.7 ~ 0.2 rad
• yaw (偏航): -1.57 ~ 1.57 rad

方法	说明
set_pose(pitch, yaw, block=True)	设置姿态（弧度）
set_pitch(angle, block=True)	设置俯仰角
set_yaw(angle, block=True)	设置偏航角
look_left(angle=0.5, block=True)	向左看
look_right(angle=0.5, block=True)	向右看
look_up(angle=0.3, block=True)	向上看
look_down(angle=0.3, block=True)	向下看
center(block=True)	回中
wait()	等待运动完成
is_moving	是否正在运动中
limits	获取限位{'pitch': (min, max), 'yaw': (min, max)}

Waist (腰部)

腰部是 prismatic 直线关节，控制上半身高度：

• 高度范围: -0.62m ~ 0.24m

方法	说明
set_height(height, block=True)	设置高度（米）
up(delta=0.05, block=True)	上升指定距离
down(delta=0.05, block=True)	下降指定距离
home(block=True)	回到默认高度
wait()	等待运动完成
is_moving	是否正在运动中

Chassis (底盘)

安全设计：所有运动命令必须指定距离或角度，运动完成后自动停止，避免失控。

方法	说明
forward(distance, speed=1.5, block=True)	前进指定距离（米）
backward(distance, speed=1.5, block=True)	后退指定距离（米）
strafe_left(distance, speed=1.5, block=True)	左移指定距离（米）
strafe_right(distance, speed=1.5, block=True)	右移指定距离（米）
turn_left(angle_deg, speed=0.3, block=True)	左转指定角度（度）
turn_right(angle_deg, speed=0.3, block=True)	右转指定角度（度）
move(x, y, angle, block=True)	组合运动
set_friction(linear, angular)	设置摩擦补偿系数
stop()	立即停止
wait()	等待运动完成
is_moving	是否正在运动中

默认速度：线速度 1.0 m/s，角速度 0.3 rad/s

摩擦补偿：

# 地面摩擦力大，机器人走不到指定距离时，增加摩擦系数
robot.chassis.set_friction(linear=1.5, angular=2.0)
# linear: 线性运动补偿，值越大运动时间越长
# angular: 旋转运动补偿，值越大运动时间越长

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完整示例

1. 手臂控制

from mantis_sdk import Mantis
import time

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    # 设置左臂各关节
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(0.5)   # 肩俯仰
    robot.left_arm.set_shoulder_yaw(0.2)     # 肩偏航
    robot.left_arm.set_shoulder_roll(0.1)    # 肩翻滚
    robot.left_arm.set_elbow_pitch(0.8)      # 肘俯仰
    robot.left_arm.set_wrist_roll(0.0)       # 腕翻滚
    robot.left_arm.set_wrist_pitch(0.3)      # 腕俯仰
    robot.left_arm.set_wrist_yaw(0.0)        # 腕偏航
    time.sleep(2)
  
    # 一次性设置全部关节
    robot.left_arm.set_joints([0.5, 0.2, 0.1, 0.8, 0.0, 0.3, 0.0])
    time.sleep(2)
  
    # 回到零位
    robot.left_arm.home()
    robot.right_arm.home()
    time.sleep(1)

    # IK 控制 (新增)
    # 移动左臂到指定位置 (x, y, z) 和姿态 (roll, pitch, yaw)
    robot.left_arm.ik(0.5, 0.2, 0.3, 0, 0, 0)

2. 夹爪控制

from mantis_sdk import Mantis
import time

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    # 张开夹爪
    robot.left_gripper.open()
    robot.right_gripper.open()
    time.sleep(1)
  
    # 半开
    robot.left_gripper.half_open()
    time.sleep(1)
  
    # 闭合
    robot.left_gripper.close()
    robot.right_gripper.close()
    time.sleep(1)
  
    # 自定义位置 (0.0 ~ 1.0)
    robot.left_gripper.set_position(0.7)
    time.sleep(1)

3. 头部控制

from mantis_sdk import Mantis
import time

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    # 向左看
    robot.head.look_left()
    time.sleep(1)
  
    # 向右看
    robot.head.look_right()
    time.sleep(1)
  
    # 向上看
    robot.head.look_up()
    time.sleep(1)
  
    # 向下看
    robot.head.look_down()
    time.sleep(1)
  
    # 回中
    robot.head.center()
    time.sleep(1)
  
    # 自定义角度
    robot.head.set_pose(pitch=0.2, yaw=-0.3)
    time.sleep(1)

4. 底盘控制

from mantis import Mantis

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    # 前进 0.5 米（阻塞，完成后自动停止）
    robot.chassis.forward(0.5)
  
    # 后退 0.3 米
    robot.chassis.backward(0.3)
  
    # 左移 0.2 米
    robot.chassis.strafe_left(0.2)
  
    # 左转 90 度
    robot.chassis.turn_left(90)
  
    # 自定义速度前进
    robot.chassis.forward(1.0, speed=2.0)
  
    # 组合运动：边走边转
    robot.chassis.move(x=0.5, y=0.2, angle=45)
  
    # 地面摩擦力大时，设置补偿系数
    robot.chassis.set_friction(linear=1.5, angular=2.0)
    robot.chassis.forward(1.0)  # 现在能走到 1 米了

5. 并行运动（非阻塞模式）

使用 block=False 让多个部件同时运动：

from mantis import Mantis

with Mantis(sim=True) as robot:
    # ===== 顺序运动（默认，慢但安全）=====
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(-0.5)   # 等待完成
    robot.right_arm.set_shoulder_pitch(-0.5)  # 等待完成
    robot.head.look_left()                    # 等待完成
    # 总耗时 = 三个动作时间之和
  
    # ===== 并行运动（快）=====
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(-0.5, block=False)   # 立即返回
    robot.right_arm.set_shoulder_pitch(-0.5, block=False)  # 立即返回
    robot.head.look_left(block=False)                      # 立即返回
    robot.wait()  # 等待所有部件完成
    # 总耗时 = 最慢动作的时间
  
    # ===== 分组运动 =====
    # 第一组：双臂
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(-0.3, block=False)
    robot.right_arm.set_shoulder_pitch(-0.3, block=False)
    robot.wait()
  
    # 第二组：头部 + 腰部
    robot.head.look_down(block=False)
    robot.waist.up(0.05, block=False)
    robot.wait()
  
    # 第三组：双夹爪
    robot.left_gripper.open(block=False)
    robot.right_gripper.open(block=False)
    robot.wait()

6. 关节反馈

from mantis_sdk import Mantis
import time

def on_feedback(joint_names, positions):
    print(f"关节反馈: {len(positions)} 个关节")
    for name, pos in zip(joint_names, positions):
        print(f"  {name}: {pos:.3f}")

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    # 注册反馈回调
    robot.on_feedback(on_feedback)
  
    # 保持运行，接收反馈
    time.sleep(10)

7. 综合示例

from mantis import Mantis

with Mantis(ip="192.168.1.100") as robot:
    print("开始综合演示...")
  
    # 1. 头部环顾（阻塞模式）
    robot.head.look_left()
    robot.head.look_right()
    robot.head.center()
  
    # 2. 双臂抬起（并行）
    robot.left_arm.set_shoulder_pitch(-0.5, block=False)
    robot.right_arm.set_shoulder_pitch(-0.5, block=False)
    robot.wait()
  
    # 3. 夹爪开合（并行）
    robot.left_gripper.open(block=False)
    robot.right_gripper.open(block=False)
    robot.wait()
  
    robot.left_gripper.close(block=False)
    robot.right_gripper.close(block=False)
    robot.wait()
  
    # 4. 底盘移动（基于距离，安全）
    robot.chassis.forward(0.3)
    robot.chassis.turn_left(90)
    robot.chassis.backward(0.3)
  
    # 5. 回到初始位置
    robot.home()
  
    print("演示完成！")

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机器人端配置

启动 Bridge 节点（根据使用场景选择）：

# ===== 实机控制 =====
# 实机控制
# 1) 进入遥操作文件夹
cd ~/bw_system_ws
# 2) 修改.env文件
# 修改文件中的内容不是终端运行
RUN_MODE=sdk
# 3) 运行启动脚本
./run.sh

⚠️ 注意: v1.2.0 起不再需要 zenoh-bridge-ros2dds

文件结构

mantis/
├── mantis/
│   ├── __init__.py     # 模块入口
│   ├── mantis.py       # 主控制类
│   ├── arm.py          # 手臂控制（7自由度）
│   ├── gripper.py      # 夹爪控制
│   ├── head.py         # 头部控制（俯仰/偏航）
│   ├── waist.py        # 腰部控制（升降）
│   ├── chassis.py      # 底盘控制（全向移动）
│   └── constants.py    # 关节限位常量
├── test_sim.py         # 仿真测试脚本
├── test_real.py        # 实机测试脚本
├── test_chassis.py     # 底盘测试脚本
├── test_gripper.py     # 夹爪测试脚本
└── README.md

注意事项

1. 角度单位：所有角度均为弧度（rad），底盘旋转角度为度（°）
2. 速度单位：线速度 m/s，角速度 rad/s
3. 夹爪范围：0.0（闭合）到 1.0（张开）
4. 腰部范围：-0.62m ~ 0.24m
5. 底盘安全：运动完成后自动停止，无需手动调用 stop()
6. 摩擦补偿：地面摩擦力大时，使用 set_friction() 增加运动时间补偿
7. 阻塞模式：默认 block=True，使用 block=False 实现并行运动
8. 连接超时：默认 5 秒，可通过 connect(timeout=10) 调整
9. 跳过验证：调试时可用 connect(verify=False) 跳过连接验证

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更新日志

v1.2.0 (2026-01-05)

• 重构: 移除 zenoh-bridge-ros2dds 依赖，改用纯 Python Zenoh + JSON 通讯
• 重构: 移除 CDR 编解码模块，简化代码
• 重构: 统一 sim/real 模式，SDK 不再区分仿真和实机
• 修复: 夹爪开合方向映射问题
• 修复: 机器人连接初始化问题
• 优化: 提高底盘默认速度（1.5 m/s）
• 新增: 底盘摩擦补偿系数 set_friction()

v1.1.0 (2025-12-30)

• 新增腰部控制模块
• 新增安全底盘控制（基于距离/角度）
• 优化并行运动支持

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