Halo
发布于 2024-03-13 / 243 阅读 / 0 评论 / 0 点赞

机器人常见关节类型

  1. Fixed Joint
    可将方向和原点刚性地锁定在一起

  2. Distance Joint
    可将原点保持在一定的距离范围内

  3. Spherical Joint
    也称作球套接头,将原点保持在一起,但允许方向自由变化。

  4. Revolute Joint
    又称铰链,可将原点和框架的 x 轴保持在一起,并允许围绕该共同轴线自由旋。

  5. Prismatic Joint
    又称滑块,可保持方向一致,但允许每个帧的原点沿公共 x 轴自由滑动。

  6. Gear Joint
    使用齿轮比来耦合两个旋转接头的旋转。

  7. RackAndPinion Joint
    使用齿轮比(旋转/距离)将一个旋转接头的旋转与一个棱柱接头的移动耦合起来。

  8. D6 Joint
    关节是一种高度可配置的关节,允许指定单个自由度自由移动或锁定在一起。它可用于实现各种机械和解剖关节,但配置起来不如其他关节类型直观。

  9. 关节属性

  • broken force: 破坏关节所需的力,取值范围为[0.001, +∞]
  • Break Torque:破坏该关节而需要施加的力矩,取值范围为[0.001, +∞]
  • damping: 阻尼系数,高阻尼可以防止关节在达到目标位置后继续振荡,从而提高控制精度,可以减少能量的反射和传递,避免系统出现不稳定状态。这对于模拟机械臂抓取、工具操作等动态任务尤为重要。
  • stiffness: 刚度系数,刚度越高,关节在受到外力或自身运动时的变形越小,更容易将冲击能量传递到系统其他部分,收到外界微小力变动时,会迅速反应。
  • target position,指定关节应该达到的位置。多自由度的机器人,尤其是机械臂,目标位置是逆运动学求解的重要输入。通过设定末端执行器的目标位置,可以计算出各个关节需要达到的具体位置和角度。
  • target velocity,指定关节应当以何种速度运动。通过设定适当的目标速度,可以使关节运动更加平滑,减少急停急启动导致的震动和冲击,提升系统的稳定性和运动质量。
  • bounce threshold,反弹阈值,如果碰撞速度或能量低于这个阈值,则碰撞不会引起明显的反弹。
  • contact distance,接触距离,较大的 contact distance 可以提供更多的缓冲空间,使得接触处理更加稳定和平滑,减少抖动和不稳定现象
  1. 刚体属性
    关节的创建,必须位于两个刚体之间。默认情况下,Isaac Sim以Z轴作为竖直轴,旋转顺序是X-Y-Z。
  • line velocity,线速度决定了刚体在受到力作用后的运动行为,例如加速、减速和方向变化。当刚体碰撞时,物理引擎会使用线速度来计算碰撞后的反弹和摩擦力,确保碰撞反应符合真实物理规律。
  • angular velocity, 角速度描述了刚体绕其质心或某个轴的旋转速度和方向。它与力矩和惯性矩相关联,决定了刚体在受到力矩作用时的旋转行为,例如加速、减速和方向变化。
  • sleep threshold,休眠阈值,当刚体的运动速度(包括线速度和角速度)低于某个阈值时,物理引擎会将该刚体标记为“休眠”(sleep),从而暂停对它的物理计算。这减少了对静止或几乎静止物体的不必要计算,从而提升仿真整体性能。
  • stabilization threshold,物理仿真中,如果刚体的运动速度或旋转速度过小,数值误差可能导致刚体出现不稳定行为。稳定阈值用于定义一个最小速度值,低于该值时,刚体将被认为是静止的,从而避免不必要的计算和不稳定行为。稳定阈值可以帮助生成更加平滑和逼真的物体运动,减少不必要的细微运动,提升用户的沉浸感。
  • max depenetration velocity,最大去穿透速度,通过合理设置这个速度,可以避免由于过高的分离速度导致的物体剧烈跳动或弹出,从而维持仿真的平滑性和自然性。
  • enable gyroscopic forces,是否启用回旋力
  1. 碰撞属性
    一般设置关节的两个刚体,都需要设置碰撞属性
  • convex hull:凸包,就是最小包含所有点的图像算法

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