宇树G1机器人舞台控制与PPT同步系统开发实践

1. 项目背景与核心需求

去年夏天我们团队接手了一个特殊的机器人开发项目——为某大型科技论坛的开幕式打造一款能够远程控制的演示机器人。这个后来被我们内部戏称为"PPT小助手"的项目，本质上是要让宇树G1机器人实现精准的舞台走位和汇报动作，同时通过无线遥控完成PPT翻页等交互操作。

这个看似简单的需求背后其实藏着不少技术挑战：首先，舞台环境存在复杂的无线信号干扰；其次，机器人的移动需要与PPT播放严格同步；最重要的是，整套系统必须做到零失误——毕竟这是要给上千名现场观众和线上直播看的。我们最终选择了宇树G1作为开发平台，主要看中其稳定的运动控制API和开放的ROS接口，这为后续的深度定制打下了基础。

2. 硬件系统架构设计

2.1 机器人本体改装

宇树G1的标准配置已经包含了高性能的伺服电机和IMU传感器，但我们还是做了三处关键改造：

1. 在顶部加装激光投影模块（选用AAXA的M6微型投影仪），实测亮度足够在5米距离投射80寸清晰画面
2. 增加备用电源组，将原30分钟续航提升至2小时，确保彩排和正式演示的稳定性
3. 定制了带物理按键的遥控手柄，集成急停开关和触觉反馈功能

特别提醒：改装时要注意保持机器人重心平衡，我们最初版本因为投影仪位置偏高导致快速转向时出现过倾倒事故

2.2 通信系统选型

经过对比测试，最终采用双通道冗余设计：

• 主通道：基于ESP32的2.4GHz私有协议，延迟控制在80ms以内
• 备用通道：使用工业级900MHz数传电台，抗干扰能力更强
  两个通道通过优先级仲裁器自动切换，实测在会场WiFi密集环境下也能保持稳定连接

3. 核心控制逻辑实现

3.1 运动轨迹规划

采用改进的TEB（Timed Elastic Band）算法，在ROS中实现了以下特殊处理：

python复制# 轨迹平滑处理代码片段
def smooth_trajectory(waypoints):
    # 应用三次样条插值
    spline = CubicSpline(waypoints[:,0], waypoints[:,1:])
    # 加入舞台边界约束
    spline.constraints = [BoundaryConstraint(0, 8)] # 8米舞台长度
    retu