如何为 PlanarJoint 添加 JointActuator？

Question

我正在研究一个简单的 2D 钉入孔示例，我想在其中直接控制 2D 中的钉（它只是一个盒子）。为此，我添加了一个平面关节以将钉子连接到世界，如操纵课程的示例中所示。

planar_joint_frame = plant.AddFrame(FixedOffsetFrame("planar_joint_frame", plant.world_frame(),RigidTransform(RotationMatrix.MakeXRotation(np.pi/2))))                                                     
peg_planar_joint_frame = plant.AddFrame(FixedOffsetFrame("peg_planar_joint_frame", peg.body_frame(),RigidTransform(RotationMatrix.MakeXRotation(np.pi/2), [0, 0, 0.025])))                                              
peg_planar_joint = plant.AddJoint(PlanarJoint("peg_planar_joint", planar_joint_frame,peg_planar_joint_frame, damping=[0, 0, 0]))

然后我想给 peg_planar_joint 添加执行器，这样我就可以直接施加平面力 fx、fy 和扭矩 tau_z。

plant.AddJointActuator("peg_planar_joint", peg_planar_joint)

但是，我遇到了如下错误

SystemExit: Failure at bazel-out/k8-opt/bin/multibody/plant/_virtual_includes/multibody_plant_core/drake/multibody/plant/multibody_plant.h:1131 in AddJointActuator(): condition 'joint.num_velocities() == 1' failed.

看来JointActuator只能加到PrismaticJoint或RevoluteJoint上，那是自由度为1的。所以我的问题是我可以将 JointActuator 分别添加到 PlanarJoint 的 x、y 和 RotZ 吗？如果不是，解决方法是什么？谢谢！

Answer 1

现在你必须自己添加棱柱和旋转关节来添加执行器。这是来自 https://github.com/RussTedrake/manipulation/blob/f868cd684a35ada15d6063c70daf1c9d61000941/force.ipynb

的片段

    # Add a planar joint the old fashioned way (so that I can have three actuators):
    gripper_false_body1 = plant.AddRigidBody(
        "false_body1", gripper,
        SpatialInertia(0, [0, 0, 0], UnitInertia(0, 0, 0)))
    gripper_false_body2 = plant.AddRigidBody(
        "false_body2", gripper,
        SpatialInertia(0, [0, 0, 0], UnitInertia(0, 0, 0)))
    gripper_x = plant.AddJoint(
        PrismaticJoint("gripper_x", plant.world_frame(),
                       plant.GetFrameByName("false_body1"), [1, 0, 0], -.3, .3))
    plant.AddJointActuator("gripper_x", gripper_x)
    gripper_z = plant.AddJoint(
        PrismaticJoint("gripper_z", plant.GetFrameByName("false_body1"),
                       plant.GetFrameByName("false_body2"), [0, 0, 1], 0.0,
                       0.5))
    gripper_z.set_default_translation(0.3)
    plant.AddJointActuator("gripper_z", gripper_z)
    gripper_frame = plant.AddFrame(
        FixedOffsetFrame(
            "gripper_frame", plant.GetFrameByName("body", gripper),
            RigidTransform(RotationMatrix.MakeXRotation(np.pi / 2))))
    gripper_theta = plant.AddJoint(
        RevoluteJoint("gripper_theta", plant.GetFrameByName("false_body2"),
                      gripper_frame, [0, -1, 0], -np.pi, np.pi))
    plant.AddJointActuator("gripper_theta", gripper_theta)

Answer 2

这取决于你真正想要完成的事情。如果您只需要模拟具有外部作用力的 2D 系统，那么我建议您查看 MultibodyPlant::get_applied_generalized_force_input_port().

如何为 PlanarJoint 添加 JointActuator？

How to add JointActuator for PlanarJoint?

drake