使‘`ScrewJoint`’更符合机械手

Question

我正在进行一项模拟，其中包括：

• 一种螺栓，垂直焊接在world上
• 螺母，通过ScrewJoint连接到螺栓上。螺母的质量设置为0.02公斤，惯性为对角线1.1e-9 *I。这是通过一个.sdf文件配置的。
• 一个伊瓦机械手，这是目前的一个点。

问题是，这个螺母很难操作，我找不到一个可以调整的参数，这可以使它更逼真。更具体而言：

• 我测量在水平平面上切向螺母的力的能力，使连接螺母和螺栓的接头产生螺旋运动。
• 我希望在较低的力下有更多的运动，但到目前为止，我还没有做到这一点。
• 我对这样做的兴趣不是无所事事的；我对更复杂的模拟感兴趣，当iiwa与这个接口接触时，这些模拟也会失败；我已经询问过那些这里和这里。 (都部分回答了)。在这里总结一下:当机械手抓住螺母时，螺母以这样的方式与螺母搏斗，使得schunk夹持器被迫松开，iiwa被抛出轨道，但螺母保持静止。
• 为了更好地说明这个问题，我附上以下两个简单的实验：

1.使用ExternallyAppliedSpatialForce在水平平面上施加200N力。

​

图表示法：(这里和下面)左图包含沿世界Z轴的线性量(m、m/s等)，右图包含围绕世界Z轴的角量(以度、deg、deg/s等为单位)。带有后置撇号的图例条目使用二级Y轴刻度；其他图例条目使用主Y轴刻度。

实验总结：

这就像预期的那样，200 N就足以使螺母在螺栓上旋转，导致螺母沿着螺栓垂直运动不到1厘米，旋转超过90度。注:外力没有出现在我的图表上。

2.用iiwa和一个简单的位置控制器在水平平面力中切向施加。

​

实验总结：这里的力与以前的大致相同：70N沿tz，但在tx和ty中更高(170N)，尽管现在只应用了一小段时间。坚果只运行几度或百分之一厘米。这一不成功的互动视频如下，接触力是可视化的使用ContactVisualizer。

​

​

请告诉我如何使这个screw_joint更加兼容？

在这些实验中，我尝试了改变螺母的mass和inertia (不同的数量级)，这似乎是在缩放接触力，但不影响接触后螺母的加速度或速度。

Answer 1

我喜欢你的实验，使用ExternallyAppliedSpatialForce来获得一个比例的概念，虽然我没有完全了解这个设置的细节。

不过，吸引我眼球的是天平，你可以用笔和纸来估计：

1. 你的惯性是1e-9公斤⋅米？！从你和iiwa的相互作用来看，我估计半径是1cm，用它你可以得到2e-6公斤的⋅平方米，大三个数量级。
2. 在一个20克螺母上施加200 N的力会导致10000米/秒的加速度。作为参考，那是地球引力加速度的1000倍！

这些数字正确吗？另外，如果您碰巧有快速交互(您是吗？)，您可能需要估计一个对您的应用程序有意义的时间步骤。

希望这能帮上忙！

Answer 2

好的是我已经修好了；坏的是:我不明白解决办法。

让我们重申我正在处理的一个问题:一个被操纵的对象对ExternallyAppliedSpatialForce的反应是可以预见的，但是不能通过与操纵者的接触来移动。

所做的工作：

1. 我已经更新了德雷克从2f340192a9dc79110410faf8a6d54a8615ddca92 (大约2022年8月22日)到42448c0af1b39f0c46f760e7ae37d77097689ad3 (大约2022年11月3日)
2. 更新后，我的实验设置用断言Actuation input port for model instance ... must be connected破坏了。[类似于这问题中提出的问题]。我的做法是这样的：

bolt_n_nut_ = internal::AddAndWeldModelFrom(sdf_path, "nut_and_bolt",
  plant_->world_frame(),
  "bolt", X_WC, plant_);

然后在后面的ManipulationStation::Finalize

auto zero_torque = builder.template AddSystem<systems::ConstantVectorSource<double>>(
  Eigen::VectorXd::Zero(1));
builder.Connect(zero_torque->get_output_port(),
  plant_->get_actuation_input_port(bolt_n_nut_));

1. 随着上述变化，操作和操作开始与机械手交互：

​

图中要注意的事项：

1. 操纵者移动的距离从几毫米增加到了几十厘米。视频显示一个螺母变得容易操作。
2. 这种交互违反了的ScrewJoint约束，即操作和沿着它的轴移动，没有太多的旋转。