在PyDrake中可视化AutoDiff MultibodyPlant

Question

我正在尝试使用基本的DrakeVisualizer在Drake中构建一个简单的多体植物系统。但是，对于我的用例，我还希望能够通过物理模拟自动跟踪导数，所以我使用的是AutoDiffXd版本的system：

timestep = 1e-3
builder = DiagramBuilder_[AutoDiffXd]()

plant = MultibodyPlant(timestep)
scene_graph = SceneGraph_[AutoDiffXd]()

brick_file = FindResourceOrThrow("drake/examples/manipulation_station/models/061_foam_brick.sdf")
parser = Parser(plant)
brick = parser.AddModelFromFile(brick_file, model_name="brick")

plant.Finalize()
plant_ad = plant.ToAutoDiffXd()
plant_ad.RegisterAsSourceForSceneGraph(scene_graph)

scene_graph.AddRenderer("renderer", MakeRenderEngineVtk(RenderEngineVtkParams()))
DrakeVisualizer.AddToBuilder(builder, scene_graph)

builder.AddSystem(plant_ad)
builder.AddSystem(scene_graph)
builder.Connect(plant_ad.get_geometry_poses_output_port(), scene_graph.get_source_pose_port(plant_ad.get_source_id()))
builder.Connect(scene_graph.get_query_output_port(), plant_ad.get_geometry_query_input_port())

diagram = builder.Build()
context = diagram.CreateDefaultContext()
simulator = Simulator_[AutoDiffXd](diagram, context)
simulator.AdvanceTo(2.0)

但是，当我运行此命令时，我得到以下错误：

  File "/home/craig/Repos/drake-exps/autoDiffExperiment.py", line 102, in auto_phys
    DrakeVisualizer.AddToBuilder(builder, scene_graph)
TypeError: AddToBuilder(): incompatible function arguments. The following argument types are supported:
    1. (builder: pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[float], scene_graph: drake::geometry::SceneGraph<double>, lcm: pydrake.lcm.DrakeLcmInterface = None, params: pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams = <pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams object at 0x7ff6274e14b0>) -> pydrake.geometry.DrakeVisualizer
    2. (builder: pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[float], query_object_port: pydrake.systems.framework.OutputPort_[float], lcm: pydrake.lcm.DrakeLcmInterface = None, params: pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams = <pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams object at 0x7ff627736730>) -> pydrake.geometry.DrakeVisualizer

Invoked with: <pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[AutoDiffXd] object at 0x7ff65654f8f0>, <pydrake.geometry.SceneGraph_[AutoDiffXd] object at 0x7ff656562130>

从这个错误可以看出，DrakeVisualizer类似乎只接受大量使用浮点标量的系统。所以我被困住了-要么我可以回到floats (但失去我最初想要的autodiff可微模拟功能)，要么继续使用autodiffxd系统(但完全无法可视化我的模拟中发生了什么)。

有没有办法把我错过的这两件事都找回来？

Answer 1

给您带来痛苦和不便，我深表歉意。你的描述和评估都很准确。大多数可视化机制都是仅float的，并且在其当前状态下，可视化AutoDiff图的尝试将失败。

您有几个选择(这两个选项都不吸引人)：

使用上面描述的结果之一进行

1. Go (为了能够将可视化工具附加到AutoDiff逻辑示意图，在Drake要素请求中没有vis或没有derivatives).
2. Put。

我可以想出一些老生常谈的变通方法(甚至不能立即确定是否有效)。因此，如果您迫切需要衍生工具和可视化工具，可以对其进行探索。但是，最终，功能请求和正式的Drake解决方案将是最好的长期解决方案。

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重大更新。从#14569开始，DrakeVisualizer类现在被模板化在标量类型上(上面列表中的第2项)。这有两个含义：

1. 您可以构建一个带有可视化工具的AutoDiffXd-valued图(如您的示例所示)，或者
2. 您可以创建一个double-valued图并对其进行标量转换(例如，将diagram.ToAutoDiffXd()转换为AutoDiffXd-valued图。