[雙足機(jī)器人]pybullet單足仿真-解決機(jī)器人中存在閉鏈機(jī)構(gòu)的問題

項(xiàng)目背景:

項(xiàng)目要做一個(gè)雙足機(jī)器人报嵌,先做一條腿的仿真玻熙,驗(yàn)證電機(jī)的輸出力矩是否能夠?qū)崿F(xiàn)跳躍功能叉庐。

在做pybullet的仿真之前裹匙,采用的是gazebo進(jìn)行仿真瑞凑,但是由于gazebo中urdf模型文件不支持閉鏈機(jī)構(gòu),sdf文件雖然支持閉鏈機(jī)構(gòu)概页,但是只能通過編寫插件的方式進(jìn)行關(guān)節(jié)的控制籽御。

看到pybullet的樣例中四足機(jī)器人minitaur中存在閉鏈機(jī)構(gòu),并且能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)節(jié)的控制惰匙,就決定使用pybullet進(jìn)行仿真技掏。

截圖


解決過程:

之前雖然看過pybullet的一些仿真項(xiàng)目的代碼,但是沒有真正的自己動(dòng)手寫過程序徽曲。

找到pybullet官方的使用文檔零截,看了一下get start的代碼Hello Pybullet World

截圖

我內(nèi)心竊喜,這可難不倒我ctrl-CV大法秃臣。

通過簡(jiǎn)單的分析代碼涧衙,大概知道先加載了地面,然后加載了機(jī)器人奥此,再進(jìn)入仿真循環(huán)

知道了大概流程弧哎,就開始我們自己的手術(shù)實(shí)驗(yàn)。

第一次-加載sdf文件

既然要仿真自己的機(jī)器人模型稚虎,那就要加載自己的機(jī)器人模型撤嫩。看到pybullet中有l(wèi)oadSDF函數(shù)蠢终,心中竊喜序攘,這不是白給。gazebo中早就吧sdf文件準(zhǔn)備好了寻拂。

robot = p.loadSDF("/home/craipy/PycharmProjects/single_leg_simulation/model/single_leg_v7/model copy.sdf")
截圖

程奠??怎么回事祭钉?瞄沙?

怎么報(bào)錯(cuò)了,我sdf文件gazebo中是能夠加載的啊

嘗試把sdf中的閉鏈關(guān)節(jié)去掉

2021-07-27 07-18-00 的屏幕截圖.png

啊距境?

掏出pybullet說明文檔

截圖

為什么申尼?pybullet演我?要你有何用

第二次-構(gòu)建約束

不行垫桂,掏出我的百度大法

在知乎中看到了一個(gè)小伙伴和我遇到了同樣的問題

截圖

但遺憾的是這位朋友最后問題并沒有得到解決师幕。

截圖

然后我查閱了一下pybullet的說明文檔

首先createContraint方法,需要提供鏈接這個(gè)約束點(diǎn)的兩個(gè)linkId伪货,但是我在pybullet的說明文檔中怎么也沒有找到關(guān)于如何能夠獲取linkId的方法们衙。

通過getNumJoints方法與getJointInfo方法能夠獲得每個(gè)Joint的id與這joint的父Linkid钾怔,我進(jìn)行了一步推測(cè)碱呼,由于構(gòu)建模型文件的時(shí)候,每一個(gè)joint對(duì)應(yīng)著一個(gè)子link宗侦,子link的id應(yīng)該與jointid是一樣的愚臀。(后面閱讀minitaur的源碼文件,發(fā)現(xiàn)是這樣的道理)

勉強(qiáng)解決了2個(gè)參數(shù)矾利,還有兩個(gè)很重要的參數(shù)姑裂,parentFramePosition與childFramePosition。這兩個(gè)參數(shù)給我整的迷迷糊糊的男旗。為了定位到約束點(diǎn)舶斧,需要確定約束點(diǎn)在父Link中的位置與在子link中的位置。

這可不好整了察皇,我根本就不知道link的Position和orientation怎么確定這兩個(gè)參數(shù)呢茴厉?

繼續(xù)在說明文檔找說明

截圖

這讓我明白了pybullet包含joint坐標(biāo)系,和link的質(zhì)心坐標(biāo)系什荣。

我又不斷的嘗試矾缓,試圖找到link的質(zhì)心坐標(biāo)。在urdf文件生成過程中稻爬,我明白了urdf文件中 inertial->origin是決定link的質(zhì)心坐標(biāo)系的關(guān)鍵嗜闻。但具體是怎么決定的還需要進(jìn)一步嘗試。

    <inertial>
      <origin xyz="-1.49612837680224E-16 0.0680546106444214 0.450099514805464" rpy="0 0 0" />
      <mass value="7.53402464620325" />
      <inertia ixx="2.04472009475898" ixy="9.13747033457407E-16" ixz="-3.39571306621468E-16" iyy="2.14218400370622" iyz="0.111298129150483" izz="0.24400607242942" />
    </inertial>

我在solidworks中把每個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)點(diǎn)和每個(gè)link的質(zhì)心都以絕對(duì)位置的形式記錄下來桅锄。

在將urdf文件中的joint的origin與link的origin記錄下來琉雳。

很快就發(fā)現(xiàn)了其中的規(guī)律

joint的origin是相對(duì)前一個(gè)joint的origin建立的。

link的origin是相對(duì)joint的origin建立的

知道這個(gè)建系規(guī)則友瘤,就能夠確定指定link的質(zhì)心坐標(biāo)翠肘,進(jìn)而確定約束點(diǎn)在質(zhì)心坐標(biāo)系中的位置。

然后我發(fā)現(xiàn)有一個(gè)getLinkState的方法商佑,能夠直接獲得制定link的質(zhì)心坐標(biāo)系

知道這些锯茄,我想這回應(yīng)該能成功了吧!!肌幽!

然后

2021-07-27 09-00-51 的屏幕截圖.png

晚碾??喂急?為什么

人最迷茫的時(shí)候不是遇到困難格嘁,而是遇到困難沒有方向解決。

我懷疑是我的坐標(biāo)位置弄錯(cuò)了廊移,但是我繪圖出來是沒有問題的糕簿,但是就是無法形成約束關(guān)系。驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的位置一改變狡孔,約束關(guān)節(jié)就裂開了懂诗。

我人也裂開了。苗膝。

我嘗試找到minitaur的源碼殃恒,看看他是怎么添加約束的,于是下載了bullet的倉庫辱揭,這里面有minitaur的例程

image

我還是覺得是我把關(guān)節(jié)位置弄錯(cuò)了

于是在minitaur機(jī)器人用同樣的思路把約束點(diǎn)畫出來离唐,發(fā)現(xiàn)沒有錯(cuò)。

image

說明約束點(diǎn)的位置沒有錯(cuò)问窃。

對(duì)比其他的例子亥鬓,我發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同點(diǎn),minitaur在創(chuàng)建了約束點(diǎn)后域庇,會(huì)將不是驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的控制方式修改為VELOCITY_CONTROL嵌戈。

截圖

我把我機(jī)器人中對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)也做了同樣的修改

image

臥槽!较剃!皇天不負(fù)有心人

我終于成功了

牛批咕别!牛批

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