Pydrake：关于离散时间模拟中的渗透

Question

我正在pydrake中进行两足机器人的模拟。我的机器人现在可以站立，甚至跳跃，通过使用反向动力学和优化接触力，当步进时间为0.0001s时。但是，当我将步进时间设置为0.001s时，脚会穿透地面。因为时间步长0.001s通常用于实时离散系统

是否有可能防止pydrake中的穿插（站立时脚与地面之间）？我认为我使用的联系人是pydrake中的惩罚方法，与此相关的参数如下所示

• 1. 参数（步进时间为0.0001s时）：

plant.set_penetration_allowance(0.0001)
plant.set_stiction_tolerance(0.001)

• 地面装置如：

ground_friction = CoulombFriction(static_friction=1,static_friction=1)
plant.RegisterVisualGeometry(plant.world_body(), RigidTransform(),HalfSpace(), "GroundVisualGeometry", diffuse_color=[1., 0.64, 0.0, 0.5])
plant.RegisterCollisionGeometry(plant.world_body(), RigidTransform(), HalfSpace(), "GroundCollisionGeometry", ground_friction)

这里没有渗透

Standing when steptime is 0.0001

• 1. 参数（步进时间为0.001s时）：

plant.set_penetration_allowance(0.001) # if this param smaller than the step time 0.001, an error will be there
plant.set_stiction_tolerance(0.001)

• 地面参数相同

是否可以固定脚的穿透

Standing when steptime is 0.001

Answer 1

幸运的是，我现在知道我的机器人出了什么事。穿透的原因是碰撞几何体的obj格式。我现在用一个简单的长方体代替我的URDF中的obj碰撞，然后问题就解决了（没有穿透）！ 我认为主要的原因是，用drake中的接触函数在离散时间内可能无法完美地解决obj碰撞

Answer 2

首先要认识到的是，接触总是会导致德雷克的渗透。德雷克的接触类似于基于惩罚的方法，穿透越深，法向力越大。您可以调整各种参数，以便对于具有给定质量的机器人，穿透量减少，但它永远不会变为零

您可以通过调整set_penetration_allowance()值来更改发生的穿透程度。该值越大，您获得的穿透力就越大。但是，该值越小，系统就越硬，模拟的成本就越高（也越困难）。原则上，您应该而不是仅仅因为更改了离散时间步长而增加此值（尽管，极不兼容的穿透余量和时间步长可能导致无法解决的配置）

我的建议是将离散时间步长设置为您想要的值，然后逐渐将的“穿透余量”减小到最大的值，从而得到“好”的结果（使用您拥有的任何“好”度量）

出于好奇，我不清楚实际的问题是什么。渗透是否造成问题？还是仅仅是令人惊讶？当然，任何假定脚底不能低于地面的代码都是错误的，因此您可能必须在那里进行调整

如果你能更清楚地了解所报告的渗透造成了什么问题，这可能有助于提供建议。这将更好地使社区了解问题，并从更大的工具箱中提供建议