在NVIDIA Omniverse Orbit中创建固定物理对象的技术指南

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CC 4.0 BY-SA版权

在NVIDIA Omniverse Orbit中创建固定物理对象的技术指南

Orbit Unified framework for robot learning built on NVIDIA Isaac Sim 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/orbit2/Orbit

概述

在物理仿真场景中，我们经常需要创建一些固定不动的物体，这些物体虽然参与碰撞检测，但不会因物理作用而移动或旋转。本文将详细介绍在NVIDIA Omniverse Orbit仿真环境中创建固定物理对象的几种方法。

静态碰撞体

静态碰撞体是最简单的固定对象实现方式，它们具有碰撞属性但没有刚体属性，因此完全不受物理模拟影响。

特点

不参与动力学计算
可以与其他物体发生碰撞
无法通过刚体对象API访问

创建示例

import isaaclab.sim as sim_utils

# 配置一个绿色圆锥体作为静态碰撞体
cone_spawn_cfg = sim_utils.ConeCfg(
    radius=0.15,
    height=0.5,
    collision_props=sim_utils.CollisionPropertiesCfg(),
    visual_material=sim_utils.PreviewSurfaceCfg(diffuse_color=(0.0, 1.0, 0.0)),
)
# 在(0,0,2)位置生成圆锥体
cone_spawn_cfg.func(
    "/World/Cone", cone_spawn_cfg, 
    translation=(0.0, 0.0, 2.0), 
    orientation=(0.5, 0.0, 0.5, 0.0)
)

固定刚体对象

如果需要保留刚体属性但固定物体位置，可以将刚体设置为运动学(kinematic)模式。

特点

保留刚体属性
可通过刚体API访问
位置和旋转固定
仍参与碰撞

创建示例

import isaaclab.sim as sim_utils

# 配置运动学圆锥体
cone_spawn_cfg = sim_utils.ConeCfg(
    radius=0.15,
    height=0.5,
    rigid_props=sim_utils.RigidBodyPropertiesCfg(kinematic_enabled=True),
    mass_props=sim_utils.MassPropertiesCfg(mass=1.0),
    collision_props=sim_utils.CollisionPropertiesCfg(),
    visual_material=sim_utils.PreviewSurfaceCfg(diffuse_color=(0.0, 1.0, 0.0)),
)
# 生成圆锥体
cone_spawn_cfg.func(
    "/World/Cone", cone_spawn_cfg, 
    translation=(0.0, 0.0, 2.0), 
    orientation=(0.5, 0.0, 0.5, 0.0)
)

固定关节系统

对于复杂的关节系统(如机器人)，需要固定其根关节来使整个系统保持静止。

实现原理

通过设置fix_root_link=True，系统会自动在根关节与世界坐标系之间创建固定关节。

创建示例：固定ANYmal机器人

import isaaclab.sim as sim_utils
from isaaclab.utils.assets import ISAACLAB_NUCLEUS_DIR

# 配置ANYmal机器人
anymal_spawn_cfg = sim_utils.UsdFileCfg(
    usd_path=f"{ISAACLAB_NUCLEUS_DIR}/Robots/ANYbotics/ANYmal-C/anymal_c.usd",
    activate_contact_sensors=True,
    rigid_props=sim_utils.RigidBodyPropertiesCfg(
        disable_gravity=False,
        retain_accelerations=False,
        linear_damping=0.0,
        angular_damping=0.0,
        max_linear_velocity=1000.0,
        max_angular_velocity=1000.0,
        max_depenetration_velocity=1.0,
    ),
    articulation_props=sim_utils.ArticulationRootPropertiesCfg(
        enabled_self_collisions=True,
        solver_position_iteration_count=4,
        solver_velocity_iteration_count=0,
        fix_root_link=True,  # 关键参数
    ),
)
# 生成机器人
anymal_spawn_cfg.func(
    "/World/ANYmal", anymal_spawn_cfg, 
    translation=(0.0, 0.0, 0.8), 
    orientation=(1.0, 0.0, 0.0, 0.0)
)