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@kanetugu2018(Mori Takashi)inTOPPERSプロジェクト

Windows 11 / WSL2 / Docker + ゲームパッドで MuJoCo 版 箱庭ドローンシミュレータを起動する

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この記事では、Windows 11 / WSL2 / Docker + Windows 側ゲームパッドの構成で、
MuJoCo 版の箱庭ドローンシミュレータを一通り動かすまでの手順をまとめます。

ゴールはシンプルです。

  • MuJoCo viewer が立ち上がる
  • Windows 側のゲームパッド入力で機体が動く

「とにかく一度 MuJoCo 版のサンプルを手元で動かしてみたい」という方を対象にしています。
細かいパラメータ調整や独自機体のカスタマイズは、まずこれが動いてから、で大丈夫です。

※本手順は v3.7.0 時点の構成を前提にしています。

なお、ゲームパッドなしで試したい方は、こちらの記事を参照ください。

全体構成（ざっくり）

  • Windows: ゲームパッド入力（rc-endpoint.py）
  • WSL2/Docker: MuJoCo / drone service / web bridge
  • 通信: PDU endpoint 経由で接続

「Windows 側の入力」と「WSL2/Docker 側のシミュレーション」を分離しつつ、
箱庭の launcher でまとめて起動する、というのが今回の全体像です。

この記事でやること

WSL2 側で以下のコマンドを叩いて、MuJoCo サンプルが動くところまで持っていきます。

bash tools/launch-docker-mujoco-web-bridge-rc.bash

この launcher は内部で次をまとめて起動してくれます。

  • WSL2/Docker 側の MuJoCo / drone service / web bridge
  • Windows 側の rc-endpoint.py（PowerShell 経由で起動）

前提環境

OS・ミドルウェア

  • Windows 11
  • WSL2 / Ubuntu
  • WSL2 内で docker が動いていること
  • Windows に PS4 / PS5 系ゲームパッドを接続済み

必要な repo

以下の 2 つを同じ親ディレクトリに clone しておきます。

/home/<user>/project/hakoniwa-drone-core      ← シミュレータ本体
/home/<user>/project/hakoniwa-pdu-endpoint    ← Windows 側 RC endpoint のインストーラが使う

cd /home/<user>/project
git clone https://github.com/toppers/hakoniwa-drone-core.git
git clone https://github.com/hakoniwalab/hakoniwa-pdu-endpoint.git

※重要：この 2 つのリポジトリは 同じディレクトリ階層に置いてください。
install-rc-endpoint-win.bash が相対パス前提で参照するためです。

hakoniwa-drone-core は対象バージョンに合わせて submodule も初期化しておきます。

cd /home/<user>/project/hakoniwa-drone-core
git fetch --tags
git checkout v3.7.0
git submodule update --init --recursive

手順

1. Windows 側のディレクトリを作る

RC endpoint のインストール先を先に作っておきます。PowerShell で実行してください。

mkdir C:\project\rc-endpoint

2. WSL2 側で docker を使えるようにする

docker がまだ使えない場合は以下を実行します。

bash docker/wsl-docker-install.bash
bash docker/wsl-docker-activate.bash

詳細は docs/tips/wsl/docker-setup.md を参照してください。

3. Linux 配布バイナリと Docker イメージを用意する

hakoniwa-drone-core の Releases から lnx.zip を取得し、repo ルートで展開します。

v3.7.0 Release:
https://github.com/toppers/hakoniwa-drone-core/releases/tag/v3.7.0

cd /home/<user>/project/hakoniwa-drone-core
unzip lnx.zip   # lnx/ ディレクトリが生成されます

次に Docker イメージを取得します。

bash docker/pull-image.bash

取得できたか確認します。

docker images | grep hakoniwa-drone-core

4. Windows 側の RC 実行環境をインストールする

WSL2 側で以下を実行します。

bash tools/install-rc-endpoint-win.bash 'C:\project\rc-endpoint'

このコマンドが行うのは主に次の内容です。

  • rc-endpoint.py と関連 config を Windows 側へコピー
  • Windows 側へ pygame をインストール
  • hakoniwa-pdu-endpoint のインストーラを呼び出し、hakoniwa-pdu / runtime bundle をセットアップ
  • 起動用の launch-rc-endpoint-win.ps1 を生成

既定パスに合わせる場合は引数なしでも動きます。

bash tools/install-rc-endpoint-win.bash

5. MuJoCo サンプルを起動する

WSL2 側で以下を実行します。

bash tools/launch-docker-mujoco-web-bridge-rc.bash

内部では config/launcher/docker-mujoco-web-bridge-rc-win.launch.json が使われ、
Docker 側では config/drone/mujoco/drone_config_0.json を起点に
drone.xml が読み込まれます。
つまり今回動かしているのは config/drone/mujoco のサンプルです。

起動確認

以下が確認できれば成功です。

  • MuJoCo viewer が立ち上がる
  • Windows 側で rc-endpoint.py が起動する
  • ゲームパッド入力で機体が動く
  • 端末に axis event / button event が流れる

ログはどこを見るか

起動時に見るログは 3 系統あります。

1. launcher ログ

  • config/launcher/logs/drone-service.out
  • config/launcher/logs/web-bridge-game.out
  • config/launcher/logs/*.err

drone-service や web-bridge-game が起動しない場合は、まずここを確認します。

2. シミュレーションログ

drone_config_0.json の simulation.logOutputDirectory で出力先が決まります。
current のサンプルでは . になっているので、drone_log0/ などが生成されます。
センサ値や controller 出力を確認したい場合はこちらです。

3. RC endpoint のログ

rc-endpoint.py は標準出力 / 標準エラーへ直接出力します。
launcher のログファイルではなく、実行中の端末出力を見てください。

補足: 設定ファイルの関係

ここまでは、サンプルをそのまま動かすだけなら基本的に設定変更は不要です。
以下は「何が動いているのか」を理解したい場合や、カスタマイズ時の参考にしてください。

今回の MuJoCo サンプルでは、主に 3 つのファイルが関係します。

ファイル 役割
config/drone/mujoco/drone.xml MuJoCo 側の物理モデル（機体の正本）
config/drone/mujoco/drone_config_0.json MuJoCo と drone service を繋ぐ接着層
config/controller/param-api-mixer-mujoco.txt controller の制御パラメータ

drone.xml

機体形状・質量・慣性・ロータ配置・world 設定など、物理 plant の定義がここに集約されています。

drone_config_0.json

drone.xml への参照・controller の設定・PDU / service の設定をまとめたファイルです。
physicsEquation = "MuJoCo" の指定と mujoco.modelPath による drone.xml の参照が、
MuJoCo 連携の起点になります。

物理モデルそのものを変えたいなら drone.xml、
MuJoCo と service / controller の繋ぎ方を変えたいなら drone_config_0.json、
という切り分けを覚えておくと迷いにくいです。

param-api-mixer-mujoco.txt

PID・各種上限値・制御モードなどの内部制御の基準値です。
drone_config_0.json の controller.paramFilePath から参照されます。

プロペラ名は揃えておく

drone_config_0.json の components.droneDynamics.mujoco.propNames に
MuJoCo モデル内のプロペラ名を列挙します。
現在のサンプルでは prop1 / prop2 / prop3 / prop4 を使っています。

drone_config_0.json ではこうなっています。

"mujoco": {
  "modelName": "drone_base",
  "propNames": [ "prop1", "prop2", "prop3", "prop4" ],
  "modelPath": "config/drone/mujoco/drone.xml"
}

一方、drone.xml 側では対応するプロペラ body がこう定義されています。

<body name="prop1" pos="0.18 -0.18 0.02" childclass="black">
<body name="prop2" pos="-0.18 0.18 0.02" childclass="black">
<body name="prop3" pos="0.18 0.18 0.02" childclass="black">
<body name="prop4" pos="-0.18 -0.18 0.02" childclass="black">

このように、propNames の各要素が drone.xml の body name を参照しています。
このため、drone.xml 側のプロペラ body 名もこれと一致させる必要があります。
数だけでなく、順序と名前の両方を合わせておくのが安全です。

順序がズレると、モータと制御信号の対応関係が崩れ、意図しない挙動になります。

座標系もそのまま同一ではない

もう 1 つ注意点があります。
drone.xml の配置と drone_config_0.json の thruster.rotorPositions は、同じ座標系の値ではありません。

  • drone.xml は MuJoCo 側の FLU
    • X: Forward
    • Y: Left
    • Z: Up
  • drone_config_0.json の rotorPositions は箱庭側の FRD
    • X: Forward
    • Y: Right
    • Z: Down

つまり、少なくとも Y 軸の向きは反対です。
そのため、drone.xml の pos をそのまま rotorPositions にコピペしてよいとは限りません。

例えば prop1 を見ると、drone.xml では次の位置です。

<body name="prop1" pos="0.18 -0.18 0.02" childclass="black">

一方、drone_config_0.json の thruster.rotorPositions はこうなっています。

"rotorPositions": [
  {
    "position": [0.18, 0.18, 0],
    "rotationDirection": 1.0
  },
  {
    "position": [-0.18, -0.18, 0],
    "rotationDirection": 1.0
  },
  {
    "position": [0.18, -0.18, 0],
    "rotationDirection": -1.0
  },
  {
    "position": [-0.18, 0.18, 0],
    "rotationDirection": -1.0
  }
]

prop1 に対応する先頭要素は position: [0.18, 0.18, 0] です。
X は同じ forward 方向ですが、Y は Left と Right で向きが逆です。
Z については、rotorPositions の値は反トルク計算に使用するものであり、
物理的な取り付け高さをそのまま反映する必要がないため 0 としています。
Y 軸の違いを意識せずに値を移すと、ローター配置や回転方向の解釈を誤りやすくなります。

よくある詰まりどころ

症状 確認すること
docker が使えない WSL2 側の docker セットアップが完了しているか
RC installer が失敗する hakoniwa-pdu-endpoint が隣接ディレクトリに clone されているか
launch-rc-endpoint-win.ps1 が見つからない インストール先のパスが合っているか
joystick イベントが出ない rc-endpoint.py が古い可能性。install-rc-endpoint-win.bash を再実行する

参考

GitHub

ドキュメント

解説記事

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