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YikaiFu-cart 948d50cab4 Refactor and enhance XR-RM teleoperation functionality

2026-05-31 20:06:07 +08:00

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Ubuntu 22.04 下 PICO 4 Ultra UDP Sender 配置教程

本文档只记录如何在 Ubuntu 22.04 下配置 Unity/PICO 4 Ultra，让头显把左右手柄数据通过 UDP 发给当前 ROS2 工作空间。

目标链路：

PICO 4 Ultra 双手柄 6DoF pose / grip / trigger
  -> Unity Android APK
  -> UDP JSON, 默认 192.168.9.99:15000 或当前 ROS 主机 IP:15000
  -> xr_rm_input/udp_controller_receiver
  -> /xr/left_controller 与 /xr/right_controller

1. 当前项目事实

Unity 工程路径：unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender
Unity 版本：2022.3.62f3c1
Unity Editor 路径：/home/robot/Unity/Hub/Editor/2022.3.62f3c1/Editor/Unity
PICO SDK 路径：unity/PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0
PICO package 引用：Packages/manifest.json 中的 file:../../PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0
Android 包名：com.local.xr_rm_udp_sender
默认 UDP 目标：192.168.9.99:15000
默认发送频率：60 Hz
APK 输出：unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender/Builds/XR-RM-PICO-UDP-Sender.apk

PICO 端建议稳定发送 60 Hz 或 90 Hz，不要低于 20 Hz。ROS 遥操作节点默认 command_timeout_sec=0.12，超时会停止。

2. Ubuntu 22.04 环境准备

建议环境：

Ubuntu 22.04 x86_64
GNOME 桌面，优先 X11 会话
Unity 2022.3 LTS
Android Build Support、Android SDK & NDK Tools、OpenJDK
ADB

检查当前图形会话：

echo $XDG_SESSION_TYPE

如果 Unity Editor 或 Hub 在 Wayland 下出现黑屏、鼠标偏移、构建窗口异常，注销后选择 Ubuntu on Xorg。

安装 Unity Hub：

sudo apt update
sudo apt install -y curl gpg ca-certificates

sudo install -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://hub.unity3d.com/linux/keys/public \
  | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/unityhub.gpg

echo "deb [arch=amd64 signed-by=/etc/apt/keyrings/unityhub.gpg] https://hub.unity3d.com/linux/repos/deb stable main" \
  | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/unityhub.list

sudo apt update
sudo apt install -y unityhub

安装 ADB：

sudo apt update
sudo apt install -y android-tools-adb
adb version

在 Unity Hub 里安装 Unity 2022.3 LTS，并勾选：

Android Build Support
Android SDK & NDK Tools
OpenJDK

优先使用 Unity 随 Editor 安装的 embedded Android SDK/NDK/JDK，不要混用系统 Android Studio 的工具链。

3. 准备 PICO 4 Ultra

在 PICO 4 Ultra 中：

登录设备。
开启开发者模式。
开启 USB 调试。
用 USB-C 线连接 Ubuntu 主机。
在 Ubuntu 上执行：

adb devices

PICO 内会弹出 USB 调试授权，选择允许。再次执行：

adb devices

应看到类似：

<device_serial>    device

如果是 unauthorized，重新插拔 USB 并在 PICO 内确认授权，或执行：

adb kill-server
adb start-server
adb devices

4. 打开 Unity 工程

在 Unity Hub 中：

点击 Projects。
点击 Add。
选择：

/home/robot/WS_xr/src/unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender

用 Unity 2022.3.62f3c1 或同系列 2022.3 LTS 打开。
如果提示升级工程版本，先确认 git 状态再继续。

如果 Unity 打开后找不到 PICO package，检查：

unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender/Packages/manifest.json
../../PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0

该相对路径表示从 unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender/Packages 往上两级到 unity/，再进入 PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0。

5. Android 构建设置

当前工程已提供菜单脚本：

Assets/Editor/XrRmUdpSenderProjectSetup.cs

在 Unity Editor 菜单中依次执行：

XR-RM -> Apply UDP Sender Android Settings
XR-RM -> Create Or Refresh UDP Sender Scene
XR-RM -> Build Android APK

这些菜单会配置或刷新：

Product Name = XR-RM-PICO-UDP-Sender
Package Name = com.local.xr_rm_udp_sender
Android min SDK = API 29
Android target SDK = Auto
Internet permission = enabled
Scripting Backend = IL2CPP
Target Architectures = ARM64
Graphics API = OpenGLES3
XR Management Android loader = PICO PXR_Loader
Assets/Scenes/Main.unity
场景中的 PicoControllerUdpSender、PicoUdpConfigPanel 和 PicoKeepAwake

也可以使用 batchmode 构建：

cd /home/robot/WS_xr/src

UNITY_EDITOR="/home/robot/Unity/Hub/Editor/2022.3.62f3c1/Editor/Unity"

"$UNITY_EDITOR" \
  -batchmode \
  -quit \
  -projectPath "$(pwd)/unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender" \
  -executeMethod XrRmUdpSenderProjectSetup.BuildAndroidApk \
  -logFile "$(pwd)/unity_build.log"

如果要覆盖自动发现到的 UDP 目标 IP，可在构建命令前设置：

export XR_RM_UDP_TARGET_HOST=192.168.9.99

构建成功后 APK 位于：

unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender/Builds/XR-RM-PICO-UDP-Sender.apk

6. 安装 APK 到 PICO

确保 PICO 已 USB 连接且 adb devices 显示 device。

cd /home/robot/WS_xr/src
adb install -r unity/XR_RM_PICO_UDP_Sender/Builds/XR-RM-PICO-UDP-Sender.apk

看到 Success 表示安装完成。

检查包是否存在：

adb shell pm list packages | grep xr_rm

戴上 PICO：

打开 Library。
进入未知来源/开发者应用区域。
打开 XR-RM-PICO-UDP-Sender。

7. 网络配置

PICO 和 Ubuntu ROS 主机必须在同一个局域网。

查看 Ubuntu 主机 IP：

hostname -I
ip -4 addr

假设 Ubuntu 主机 IP 是：

192.168.9.99

则 PICO App 面板里使用：

配置项	推荐值
`Target IP`	`192.168.9.99`，替换为当前 Ubuntu 主机 IP
`Target Port`	`15000`
`Send Rate`	`60 Hz` 或 `90 Hz`
`Coordinates`	`Project`
`UDP Sending`	`ON`

如果 Ubuntu 开启了 UFW：

sudo ufw allow 15000/udp
sudo ufw status

8. PICO App 操作

面板操作：

摇杆上/下：选择行
摇杆左/右：调整端口、频率、坐标模式或发送开关
Trigger / A / X：编辑当前行或触发当前行
B / Y：保存并应用
Menu：在配置面板和运行 HUD 之间切换
Grip：ROS 侧遥操作使能；未按下时机械臂停止

验证现象：

面板中 L ok / R ok 表示 Unity 能读到左右手柄。
UDP Sending ON 后，ROS2 的 /xr/left_controller 与 /xr/right_controller 应持续刷新。
HUD 显示包计数、追踪状态、grip 和 KeepAwake 状态。
按住 grip 并移动手柄时，mock 模式下 /xr_rm/*/target_pose 应连续变化，/xr_rm/*/cmd_vel 会显示目标位姿变化率。
松开 grip 后，机械臂慢停，cmd_vel 应回到零。

9. ROS2 端验证

先构建并 source 工作空间：

cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

只验证 UDP receiver：

ros2 launch xr_rm_input udp_receiver.launch.py udp_port:=15000

另开终端查看左右手柄：

cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash

ros2 topic echo /xr/left_controller
ros2 topic echo /xr/right_controller
ros2 topic hz /xr/left_controller
ros2 topic hz /xr/right_controller

期望现象：

PICO 应用启动并打开 UDP Sending ON 后，两个 topic 都持续刷新。
按左手 grip 时，/xr/left_controller 的 grip 变成 true。
按右手 grip 时，/xr/right_controller 的 grip 变成 true。
扳机从松开到按下时，trigger 从 0.0 附近变到 1.0 附近。
平移手柄时，pose.position 连续变化。

如果收不到包，先抓 UDP：

sudo tcpdump -ni any udp port 15000

能看到 UDP 但 ROS topic 没数据，说明 JSON 字段不符合协议。查看 udp_controller_receiver 终端里的格式错误提示。

10. Mock 闭环验证

先不要连接真机，使用 mock 模式验证完整链路。

终端 1：

cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=both use_mock:=true udp_port:=15000

终端 2：

cd /home/robot/WS_xr
source /opt/ros/humble/setup.bash
source install/setup.bash
ros2 topic echo /xr_rm/left_rm75/cmd_vel
ros2 topic echo /xr_rm/right_rm75/cmd_vel
# 需要看实际位姿目标时另开终端：
ros2 topic echo /xr_rm/left_rm75/target_pose
ros2 topic echo /xr_rm/right_rm75/target_pose

流程：

启动 PICO Unity 应用。
确认 /xr/left_controller 和 /xr/right_controller 正常刷新。
左手按住 grip，只移动左手一小段，观察 /xr_rm/left_rm75/target_pose 和 /xr_rm/left_rm75/cmd_vel。
松开左手 grip，确认 cmd_vel 回到 0。
右手重复同样流程。
用 ros2 topic hz 确认频率稳定，建议接近 PICO 端配置的发送频率。

如果要排除 PICO 端问题，可用本机 sample sender 验证 ROS 端：

ros2 run xr_rm_input sample_udp_sender --hand both --host 127.0.0.1 --port 15000 --seconds 20

11. UDP JSON 协议

Unity APK 每个周期发送一个双手柄 JSON 包：

{
  "t": 12.345,
  "frame_id": "xr_world",
  "controllers": {
    "left": {
      "grip": true,
      "trigger": 0.0,
      "pos": [-0.12, 1.05, 0.30],
      "quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
    },
    "right": {
      "grip": true,
      "trigger": 0.4,
      "pos": [0.12, 1.05, 0.30],
      "quat": [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
    }
  }
}

字段要求：

字段	类型	说明
`t`	number	`Time.realtimeSinceStartupAsDouble`
`frame_id`	string	默认 `xr_world`
`controllers.left`	object	左手柄
`controllers.right`	object	右手柄
`grip`	bool	ROS 遥操作启停
`trigger`	float	`0.0-1.0`
`pos`	float[3]	`[x, y, z]`
`quat`	float[4]	`[qx, qy, qz, qw]`

坐标转换应与当前工程保持一致：

payload.pos[0] = position.x;
payload.pos[1] = position.y;
payload.pos[2] = -position.z;

payload.quat[0] = -rotation.x;
payload.quat[1] = -rotation.y;
payload.quat[2] = rotation.z;
payload.quat[3] = rotation.w;

禁用发送、App 暂停或退出时，必须额外发送一次左右手柄 grip=false，让 ROS 侧安全停止。

12. 坐标方向检查

当前配置使用 PICO/OpenXR 位置坐标：

+X: 向右
+Y: 向上
+Z: 向后

双臂配置中的映射关系：

左臂机器人位移增量 = [-手柄y,  手柄z, -手柄x]
右臂机器人位移增量 = [ 手柄y,  手柄z,  手柄x]

建议现场按下面顺序验证：

只启动 use_mock:=true。
按住左手 grip，沿 PICO 的 +X/-X、+Y/-Y、+Z/-Z 每次只动一个轴。
记录 /xr/left_controller.pose.position 的变化方向。
记录 /xr_rm/left_rm75/target_pose 的方向。
右手重复。

如果两个手柄在 ROS topic 里的某个轴都反了，优先检查 Unity 的坐标转换。如果 ROS topic 正确，但某一只机械臂运动方向不符合现场坐标，只改对应 YAML 的 xr_to_robot_matrix。

13. 真机前置检查

本文档只负责 PICO UDP 发送配置，但如果继续接真机，必须先确认：

急停可用。
机械臂工作区清空。
PICO topic 在 mock 下已经稳定。
grip=false 时机械臂慢停，/xr_rm/<arm>/cmd_vel 为 0。
move_to_initial_pose_on_connect 保持 false。

单臂真机：

ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=left use_mock:=false udp_port:=15000
ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=right use_mock:=false udp_port:=15000

双臂真机必须在左右单臂都验证通过后再启动：

ros2 launch xr_rm_bringup arm_debug.launch.py arm:=both use_mock:=false \
  left_robot_ip:=192.168.192.18 \
  right_robot_ip:=192.168.192.19 \
  udp_port:=15000

14. 常见问题

现象	排查
Unity 找不到 PICO package	检查 `Packages/manifest.json` 的 `../../PICO-Unity-Integration-SDK-release_3.4.0` 路径
Gradle 或 Android 构建失败	检查 Android Build Support、SDK/NDK/OpenJDK、IL2CPP、ARM64、Android Build Target 和 PICO SDK 编译错误
PICO 安装失败或 `unauthorized`	重新授权 USB 调试，执行 `adb kill-server && adb start-server && adb devices`
ROS2 收不到 UDP	检查同一 Wi-Fi、Target IP、Target Port、UFW、`UDP Sending ON`、`L ok / R ok`
tcpdump 有包但 topic 没数据	JSON 字段不对，确认包含 `controllers.left/right`，且 `pos` 长度 3、`quat` 长度 4
有 topic 但机械臂不动	检查 `grip`、teleop 节点订阅话题、工作空间限幅、UDP 超时
按左手右臂动	PICO 端 left/right 获取或填充反了
松开 grip 后仍有速度	确认 PICO 持续发送 `grip=false`，并检查 teleop 超时停止
经常超时	发送频率太低、网络丢包、PICO 应用后台暂停；提高 `sendHz` 并保持应用前台运行
前后方向反了	先切换 Unity 坐标转换，再验证 ROS topic
某一只臂方向反了	修改对应 YAML 的 `xr_to_robot_matrix`

15. 参考链接

Unity Hub Linux 安装文档：https://docs.unity.com/en-us/hub/install-hub-linux
Unity 2022.3 系统要求：https://docs.unity.cn/Documentation/Manual/system-requirements.html
PICO 4 Ultra 开发资源：https://developer.picoxr.com/pico4-ultra/
PICO Unity Integration SDK：https://github.com/Pico-Developer/PICO-Unity-Integration-SDK
PICO Controller & HMD input mapping：https://developer-cn.picoxr.com/en/document/unity/input-mapping/
Unity XR InputDevice.TryGetFeatureValue：https://docs.unity3d.com/ScriptReference/XR.InputDevice.TryGetFeatureValue.html
Unity XR CommonUsages：https://docs.unity3d.com/ScriptReference/XR.CommonUsages.html

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