RoboCompiler:编译闭链机器人,实现一致的控制与仿真

RoboCompiler:编译闭链机器人,实现一致的控制与仿真

Mehdi Heydari Shahna, Joongheon Kim, Jouni Mattila

1 分钟阅读•2026年9月29日

执行器位移可以是液压缸伸长量或局部电机角度。对于不具备完整约束位移映射的传动机构,可通过显式提供的速度映射及其广义力对偶映射纳入模型。

任务与执行器映射

如果执行器广义力与执行器位移互为共轭量,虚功原理便给出相应的广义力关系。

重构的三种含义

模型重构是在不同运行之间改变尺寸、连接关系或关节/模块数据。处理方式是根据编辑后的物理记录,重新编译受影响的路径、闭环约束、传动机构和惯量映射;重新编译后的模型描述改变后的机构。

计算重构是在保持物理机构不变的前提下,改变树结构、环路基或有效的局部速度划分。在重叠区域内,状态和速度必须通过其实际坐标变换进行转换,包括适用的坐标变换。只有重新满足完整闭合条件和秩条件后,才会接受新的划分。该命题适用于有效切换。

运动中的物理重构会增加或移除实际连接。锁止、抓取、冲击和接触模式变化都会改变允许的速度。RoboCompiler 将每种支撑模式编译为固定拓扑的闭合约束,并在编译后的模式之间安排切换,例如 Go2 参考案例中的 110 次支撑转换;在报告的执行中,冲击和接触转换由执行后端的接触模型处理。非完整滚动约束作用于速度层面,可通过独立的运动层引入。

编译接口在驱动中的应用

基于同一接口推导的前馈控制也能降低 Stewart 和 Panda 的跟踪误差。对于 Stewart,在 MuJoCo 和直接 PACDM–Pinocchio 中,前馈控制将平台位置的标称 RMS 从 2.375 降至 0.717 mm;在 PhysX 中则从 2.374 降至 0.717 mm。将实际负载从 8 增至 14 kg,同时保留标称前馈模型,误差分别为 0.960、0.959 和 0.959 mm。包括时间步长细化在内的所有四种 PhysX 情况均满足行程和力限制,峰值力低于 152 N,而上限为 900-N。

对于 Panda,在采用相同参考值的 MuJoCo 机械臂消融实验中,工具位置 RMS 从 6.224 降至 0.152 mm;移除的项包括逆动力学、惯量加速度补偿和阻尼补偿。另一项 Pinocchio 工具扳手执行实验的误差为 6.326 对 0.150 mm。Kangaroo、Stewart 和 Panda 的这些消融实验表明,生成的运动到广义力接口可直接支持基于模型的前馈控制;计算节省则在论文的其他部分单独分析。

常见问题

RoboCompiler 可以表示哪些执行器位移? 可以是液压缸伸长量或局部电机角度。对于不具备完整约束位移映射的传动机构,可使用显式提供的速度映射及其广义力对偶映射。

重构的三种含义是什么? 分别是模型重构、计算重构和运动中的物理重构。它们描述了机构本身或其表示方式的不同变化。

RoboCompiler 如何处理运动中的物理重构? 它将每种支撑模式编译为固定拓扑的闭合约束,并在编译后的模式之间安排切换。在报告的执行中,冲击和接触转换由后端的接触模型处理。

前馈控制对报告的跟踪误差有何影响? 对于 Stewart,在报告的 MuJoCo、直接 PACDM–Pinocchio 和 PhysX 情况中,前馈控制将平台位置 RMS 降至 0.717 mm。对于 Panda,报告的工具位置 RMS 在 MuJoCo 消融实验中降至 0.152 mm,在 Pinocchio 执行实验中降至 0.150 mm。