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【MuJoCo仿真】开源SO100机械臂导入到仿真环境

news 2025/4/30 6:55:09

主要参考：https://github.com/jpata/gym-so100/tree/integration/gym_so100/assets/trs_so_arm100

参考：（八）lerobot开源项目扩展so100的仿真操控（操作记录）_so100机械臂仿真-CSDN博客

下载：lerobot_so100_sim: lerobot_so100_sim - Gitee.com背景

URDF是Unified Robot Description Format，主要用于ROS中描述机器人的结构、关节、连杆、传感器等。

MJCF是MuJoCo（Multi-Joint dynamics with Contact）的模型格式，用于物理仿真，更注重动力学和接触计算。

so100模型来源(在solidword画好后导出)：https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100/blob/4e9c5588d8a8415b6a6c2142a0ce8c32207cf3e9/URDF/SO_5DOF_ARM100_8j_URDF.SLDASM/urdf/SO_5DOF_ARM100_8j_URDF.SLDASM.urdf

下载so100的xml，并拖入MuJoCo

git clone https://gitee.com/mrqiguan/lerobot_so100_sim.git

调节右侧的参数可以动

完整界面

为什么不能直接将 URDF 导入 MuJoCo？

虽然 MuJoCo 支持导入 URDF，但 URDF 格式与 MuJoCo 的仿真需求存在显著差异，直接导入可能导致以下问题：

视觉与碰撞模型分离
URDF 的 <visual> 和 <collision> 标签通常使用不同的几何体（例如高精度网格与简化凸包）。MuJoCo 默认会丢弃 <visual> 几何体（通过 discardvisual="true"），导致模型不可见。因此需要通过 <compiler discardvisual="false"> 显式保留视觉模型。
物理参数缺失
URDF 缺乏对摩擦、执行器动态特性（如 impratio、cone="elliptic"）等仿真关键参数的描述，这些需手动添加以确保逼真的物理交互。
碰撞优化不足
URDF 的碰撞模型可能过于复杂或缺少必要优化。例如：
- 需要手动提取 凸包碰撞网格（如夹爪的凸包化）以提高计算效率。
- 添加 额外碰撞几何体（如夹爪的辅助碰撞盒）以增强接触检测。
关节与执行器配置
URDF 不定义关节的阻尼、执行器控制模式（如位置/速度控制）等，需在 MJCF 中通过 <default> 和 <actuator> 明确指定。
模型层级与命名冲突
URDF 的复杂嵌套结构可能导致 MuJoCo 解析时的路径错误（例如材质或网格引用失效），需通过 strippath="false" 保留完整路径。

转换步骤的必要性

保留视觉模型
```
<mujoco><compiler discardvisual="false" strippath="false"/></mujoco>
```
强制保留视觉网格，避免模型在仿真中不可见。
统一默认属性
将重复的材质、关节属性提取到 <default> 中，简化模型并确保一致性。
优化碰撞模型
- 将伺服电机网格分离为独立文件，减少内存占用。
- 为夹爪创建 凸包碰撞网格（例如 gripper_collision.stl），替代原始非凸网格以加速碰撞检测。
增强物理交互
- 添加 impratio="10" 提高接触力的各向异性，模拟非弹性碰撞。
- 使用 cone="elliptic" 替代默认的圆锥摩擦模型，更贴近真实摩擦行为。
避免自碰撞干扰
通过 <exclude> 阻止基座（Base）与俯仰关节（Rotation_Pitch）的错误接触检测。
执行器与控制
添加 <position> 执行器并设置 kp（刚度系数），使关节能响应位置控制指令。