• 参考：
  • MuJoCo 文档
  • mujoco建模与仿真教程

1. 概述

• MuJoCo (Multi - Joint Dynamics with Contact) 是一个通用物理引擎，旨在促进机器人、生物力学、图形和动画、机器学习以及其他需要快速、精确模拟关节结构与其环境交互的领域的研究和开发，其本质是一个 C/C++ 库，提供 C API，已开源
• MuJoCo 基于内置 XML 解析器和编译器预分配的底层数据结构进行操作，可用于实现基于模型的计算，例如控制综合、状态估计、系统辨识、机构设计、通过逆动力学进行数据分析以及用于机器学习应用的并行采样。它也可以用作更传统的仿真器，包括用于游戏和交互式虚拟环境，在强化学习和具身智能等领域得到广泛应用。部分特性如下
  • 支持使用原生 MJCF 场景描述语言定义模型，这是一种 XML 文件格式
  • 支持加载 URDF 模型文件
  • 支持交互式可视化，其原生 GUI 使用 OpenGL 渲染
  • 提供了大量用于计算物理相关量的实用函数。

2. 安装

• 在 conda 环境中，使用 pip 安装 mojoco 仓库

  # 1. 创建 Conda 环境
  conda create -n mujoco python=3.12 -y
  
  # 2. 激活环境
  conda activate mujoco
  
  # 3. 升级 pip
  python -m pip install --upgrade pip
  
  # 4. 安装 MuJoCo
  pip install mujoco==3.13.0
  

• 检查版本

  python -c "import mujoco; print('MuJoCo version:', mujoco.__version__)"
  
  # 正常应输出 MuJoCo version: 3.13.0
  

• 测试 Python 绑定能不能正常创建模型

  python - <<'PY'
  import mujoco
  
  xml = """
  <mujoco>
    <worldbody>
      <geom type="plane" size="1 1 0.1"/>
      <body pos="0 0 1">
        <joint type="free"/>
        <geom type="sphere" size="0.1"/>
      </body>
    </worldbody>
  </mujoco>
  """
  
  model = mujoco.MjModel.from_xml_string(xml)
  data = mujoco.MjData(model)
  
  for _ in range(100):
      mujoco.mj_step(model, data)
  
  print("Simulation OK")
  print("time =", data.time)
  print("qpos =", data.qpos)
  PY
  
  # 正常应看到 Simulation OK
  

3. 模拟器测试

• 使用 python -m mujoco.viewer 启动 MuJoCo 自带的交互式可视化工具。其可用来加载 MJCF 模型、实时查看仿真过程，并检查关节、接触、力、传感器等状态，适合在建模和控制算法开发阶段快速检查模型是否正常
  
  可以用 python -m mujoco.viewer --mjcf=/path/to/some/mjcf.xml 参数指定要展示模型，或直接把 .xml 文件拖入以上窗口

3.1 常用操作

• 双击选中的物体并高亮
• 双击选中物体后，按住ctrl+左键是调整姿态
• 双击选中物体后，按住ctrl+右键是在双击选中的位置施加一个力
• +和-（不按ctrl）是仿真世界时间流逝速度
• ctrl+A相机视角回正

3.2 快捷键

3.3 MJCF 和 URDF 文件

• URDF 和 MJCF 都是用 XML 描述机器人模型的格式，但侧重点不同：

  • URDF：主要描述机器人的结构关系，核心是 link + joint，常用于 ROS、MoveIt 和 CAD 导出。一个很简化的 URDF 大概长这样：

    <robot name="duck">
        <link name="body">
            ...
        </link>
    
        <link name="thigh">
            ...
        </link>
    
        <joint name="hip" type="revolute">
            <parent link="body"/>
            <child link="thigh"/>
        </joint>
    </robot>
    

    核心概念就是：

    Robot
    ├── link      刚体
    ├── joint     关节
    ├── visual    外观
    ├── collision 碰撞几何
    └── inertial  质量和惯量
    

    它非常适合描述机械结构拓扑，所以 ROS、MoveIt、Gazebo，以及各种 CAD→机器人转换工具，都大量使用 URDF

  • MJCF：MuJoCo 原生格式，除了结构，还能描述 actuator、sensor、contact、friction、tendon、equality 等，更适合动力学仿真和强化学习。它不只是描述“机器人长什么样”，还直接面向物理仿真：

    <mujoco model="duck">
        <worldbody>
            <body name="body">
                <geom type="box"/>
                <body name="thigh">
                    <joint
                        name="hip"
                        type="hinge"
                    />
                    <geom type="capsule"/>
                </body>
            </body>
        </worldbody>
    
        <actuator>
            <motor joint="hip"/>
        </actuator>
    </mujoco>
    

    可见，MJCF 的核心组织方式不是 link + joint，而是 层次化组织的 body，然后 joint 挂在 body 上。更准确地说是：

    MJCF
    │
    ├── worldbody
    │   ├── body
    │   ├── joint
    │   ├── geom
    │   ├── site
    │   └── camera
    │
    ├── actuator
    ├── sensor
    ├── tendon
    ├── equality
    ├── contact
    ├── asset
    └── default
    

    所以它天然就比 URDF 更像一个完整的物理仿真场景描述语言。

• 一句话描述：URDF 更像“机器人机械结构说明书”，MJCF 更像“机器人 + 控制器 + 传感器 + 物理世界的仿真工程文件”

  	URDF	MJCF
  出身	ROS	MuJoCo
  主要目标	描述机器人结构	描述物理仿真模型
  刚体	link	body
  关节	joint	joint
  碰撞	collision	geom
  外观	visual	geom / asset
  actuator	很弱，通常靠 ROS 扩展	原生支持
  sensor	通常靠插件/扩展	原生支持
  tendon	不擅长	原生支持
  闭环机构	比较麻烦	equality 等原生支持
  参数继承	弱	default 很强
  接触/摩擦	相对基础	非常详细
  MuJoCo 适配	可导入	原生格式