Add standalone Huoyi training project

2026-10-13 21:25:03 +08:00
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@@ -0,0 +1,178 @@
+# 火蚁样机参数简表
+
+本文档依据当前火蚁仿真模型与训练配置整理：
+
+- URDF: `deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/M20.urdf`
+- 执行器配置: `source/rl_training/rl_training/assets/deeprobotics.py`
+- 训练配置: `source/rl_training/rl_training/tasks/manager_based/locomotion/velocity/config/wheeled/deeprobotics_m20/rough_env_cfg.py`
+
+## 1. 结构形式
+
+火蚁当前为 8 自由度轮腿机器人
+## 2. 质量参数
+整机仿真总质量约：23.690 kg
+
+| 部件 | 单个质量 | 数量 | 小计 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| 机身 base_link | 15.882 kg | 1 | 15.882 kg |
+| 膝部连杆（按 P65MAX-S 质量建模） | 0.612 kg | 4 | 2.448 kg |
+| 轮毂电机与轮胎（W190-S） | 1.340 kg | 4 | 5.360 kg |
+
+## 3. 尺寸参数
+
+机身主体：
+
+
+长 x 宽 x 高 = 0.60 m x 0.32 m x 0.12 m
+
+
+轮子：
+
+
+半径 = 0.096 m
+直径 = 0.192 m
+轴向总尺寸 = 0.083 m（手册工程图标注 82.95 mm）
+```
+
+膝部连杆简化尺寸：
+
+
+主连杆 box = 0.05 m x 0.024 m x 0.20 m
+末端圆柱半径 = 0.04 m
+末端圆柱长度 = 0.09 m
+
+
+零关节角几何尺寸：
+
+```text
+轴距 = 0.60 m
+轮距 = 0.50 m
+轮心相对机身中心高度 = -0.21 m
+```
+
+训练初始姿态下，前膝为 `+0.5 rad`，后膝为 `-0.5 rad`：
+
+```text
+有效轴距约 = 0.801 m
+轮距 = 0.50 m
+机身中心接地高度约 = 0.280 m
+机身底部离地约 = 0.220 m
+```
+
+## 4. 电机与执行器参数
+
+### 膝关节电机
+
+仿真限制：
+
+```text
+型号 = P65MAX-S
+额定扭矩 = 21.3 Nm
+峰值扭矩 = 75.0 Nm
+速度上限 = 17.8024 rad/s ≈ 170 rpm
+```
+
+IsaacLab 控制参数：
+
+```text
+位置刚度 stiffness = 80.0
+阻尼 damping = 2.0
+控制延迟 = 0 ~ 5 step
+```
+
+当前 URDF 与 Isaac Lab actuator 均使用相同的峰值扭矩和速度上限。
+
+### 轮端电机
+
+仿真实际执行器限制：
+
+```text
+型号 = W190-S
+额定扭矩 = 8.7 Nm
+峰值扭矩 = 28.68 Nm
+额定点转速 = 94.457 rad/s ≈ 902 rpm
+速度上限 = 109.956 rad/s ≈ 1050 rpm
+理论空载轮缘线速度 = 10.56 m/s
+```
+
+URDF 中轮关节写有：
+
+```text
+effort = 28.68 Nm
+velocity = 109.956 rad/s
+```
+
+URDF 与 Isaac Lab actuator 的限制现已保持一致。
+
+## 5. 训练需求
+
+Stage 1 基础运动：
+
+```text
+前后速度 lin_vel_x = -2.0 ~ 2.0 m/s
+侧向速度 lin_vel_y = 0
+转向 yaw_rate = -1.5 ~ 1.5 rad/s
+```
+
+Stage 2 超支撑越障：
+
+```text
+前进速度 lin_vel_x = 0.25 ~ 1.2 m/s
+侧向速度 lin_vel_y = 0
+转向 yaw_rate = -0.6 ~ 0.6 rad/s
+```
+
+Stage 2 主要地形难度：
+
+```text
+boxes 高度 = 0.03 ~ 0.22 m
+上台阶高度 = 0.04 ~ 0.24 m
+下台阶高度 = 0.04 ~ 0.20 m
+随机粗糙高度 = 0.01 ~ 0.14 m
+```
+
+## 6. 样机设计重点
+
+优先级建议：
+
+1. 膝关节峰值扭矩优先于轮端极速。
+2. 轮端要保证低速大扭矩，避免顶障碍时堵转。
+3. 机身底部、膝部、轮架必须能承受超支撑接触冲击。
+4. 轮胎材料要保证摩擦和一定缓冲，不能只看刚性轮模型。
+5. 电机驱动器需要考虑峰值电流、连续散热和限流策略。
+
+## 7. 当前仿真限制
+
+接触材质配置：
+
+| 接触对象 | 静摩擦随机范围 | 动摩擦随机范围 | 恢复系数随机范围 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| W190-S 轮子 | 0.9 ~ 1.4 | 0.6 ~ 0.9 | 0.0 ~ 0.05 |
+| base_link 与 knee links | 0.4 ~ 0.8 | 0.25 ~ 0.4 | 0.0 ~ 0.05 |
+
+地形静、动摩擦均为 1.0，摩擦使用乘法组合，因此轮地有效摩擦范围与轮子材质随机范围一致。火蚁任务将地形恢复系数覆盖为 0.0，因此轮地碰撞的有效恢复系数为 0。质量与惯量随机化保持启用。
+
+当前模型不能直接等价为最终硬件设计：
+
+- 几何为简化 box/cylinder，不是完整 CAD。
+- 没有真实电机扭矩-转速曲线。
+- 没有电池、电流限制、热衰减。
+- 没有减速器效率、背隙、柔性结构。
+- 没有轮胎变形模型。
+- 接触与摩擦比真实世界更理想。
+- 轮关节 URDF effort 与 IsaacLab actuator effort 不一致，训练实际以 actuator 为准。
+
+## 8. 初版样机目标
+
+建议以如下指标作为第一版样机基准：
+
+```text
+整机仿真质量：约 23.69 kg
+轮径：0.192 m
+轮距：0.50 m
+有效轴距：约 0.80 m
+膝关节峰值扭矩：75 Nm
+轮端峰值扭矩：28.68 Nm
+机身底部离地：约 0.22 m
+目标越障高度：0.20 ~ 0.24 m
+```
@@ -0,0 +1,51 @@
+# P65MAX-S / W190-S 模型更新对比
+
+数据来源：智身科技《关节选型手册 2026》。本次将简化 M20 URDF 的关节电机替换为 P65MAX-S，将轮毂电机替换为 W190-S。
+
+## 关节与执行器
+
+| 参数 | 修改前 | 修改后 |
+| --- | ---: | ---: |
+| 膝关节峰值扭矩 | 76.4 Nm | 75.0 Nm |
+| 膝关节速度上限 | 22.4 rad/s（约 214 rpm） | 17.8024 rad/s（170 rpm） |
+| 单个 knee link 质量 | 1.000 kg | 0.612 kg |
+| 轮关节 URDF 扭矩上限 | 40.0 Nm | 28.68 Nm |
+| 轮关节训练执行器扭矩上限 | 21.6 Nm | 28.68 Nm |
+| 轮关节速度上限 | 79.3 rad/s（约 757 rpm） | 109.956 rad/s（1050 rpm） |
+
+## 轮毂几何与质量
+
+| 参数 | 修改前 | 修改后 |
+| --- | ---: | ---: |
+| 轮半径 | 0.140 m | 0.096 m |
+| 轮直径 | 0.280 m | 0.192 m |
+| 轴向尺寸 | 0.090 m | 0.083 m |
+| 单轮质量 | 1.400 kg | 1.340 kg |
+| 绕轮轴转动惯量 | 0.013700 kg·m² | 0.006174720 kg·m² |
+| 径向转动惯量 | 0.007500 kg·m² | 0.003856632 kg·m² |
+| 空载理论轮缘速度 | 11.10 m/s | 10.56 m/s |
+
+W190-S 的新转动惯量按质量 1.34 kg、半径 0.096 m、轴向尺寸 0.083 m 的均匀实心圆柱重新计算。
+
+## 整机影响
+
+| 参数 | 修改前 | 修改后 | 变化 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| URDF 总质量 | 25.482 kg | 23.690 kg | -1.792 kg |
+| 初始生成高度 | 0.350 m | 0.306 m | -0.044 m |
+| 初始姿态稳定后机身中心高度 | 约 0.324 m | 约 0.280 m | -0.044 m |
+| 初始姿态机身底部离地 | 约 0.264 m | 约 0.220 m | -0.044 m |
+| 轮距 | 0.500 m | 0.500 m | 不变 |
+| 有效轴距 | 约 0.801 m | 约 0.801 m | 不变 |
+
+## 同步修改位置
+
+- `deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/M20.urdf`：质量、惯量、轮子几何、关节限制。
+- `source/rl_training/rl_training/assets/deeprobotics.py`：训练执行器限制和初始生成高度。
+- `source/rl_training/rl_training/tasks/manager_based/locomotion/velocity/config/wheeled/deeprobotics_m20/rough_env_cfg.py`：差速转向奖励和轮滑观测所用轮半径。
+
+## 建模边界
+
+- 简化 URDF 没有独立的电机刚体，因此将 knee link 质量直接设为 P65MAX-S 的 0.612 kg，并按质量比例缩放原 knee link 惯量。
+- W190-S 手册给出的是约 83 mm 的轴向总尺寸，简化圆柱模型将其作为轮宽。
+- 当前执行器仍使用固定扭矩与固定速度上限，没有拟合手册中的完整扭矩—转速曲线、热衰减或电流限制。
@@ -0,0 +1,114 @@
+# Solenopsis CAD URDF 与旧 M20 简化 URDF 对比
+
+对比对象：
+
+- 旧模型：`deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/M20.urdf`
+- 新模型：`deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/Solenopsis.urdf`
+- CAD 来源：`Solenopsis-00 火蚁-四单臂轮足平台总成.STEP`
+
+## 质量闭合
+
+用户提供的刚体分组质量为：机身组 17.274 kg、单个摆臂组 0.955 kg、单个轮组 1.340 kg；整机质量为 26.581 kg。
+
+```text
+17.274 + 4 × 0.955 + 4 × 1.340 = 26.454 kg
+26.581 - 26.454 = 0.127 kg
+```
+
+按确认结果，将差额 0.127 kg（即 127 g，不是 0.127 g）合并到 `base_link`，因此新 `base_link` 质量为 17.401 kg。该差额等效放在已报告的机身组质心处，所以不改变机身组质心坐标和惯量张量；没有假定未知零部件的空间分布。
+
+| 刚体 | 旧模型单体质量 | 新模型单体质量 | 单体变化 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| `base_link` | 15.882 kg | 17.401 kg | +1.519 kg（+9.5643%） |
+| 每个 `*_knee` | 0.612 kg | 0.955 kg | +0.343 kg（+56.0458%） |
+| 每个 `*_wheel` | 1.340 kg | 1.340 kg | 0 |
+| 整机 | 23.690 kg | 26.581 kg | +2.891 kg（+12.2035%） |
+
+## 坐标换算
+
+SolidWorks 总装坐标为 Y 轴向上；现有训练模型采用 ROS/URDF 的 Z 轴向上。新模型使用以下右手坐标变换：
+
+```text
+(x, y, z)_URDF = (z, x, y)_SolidWorks
+```
+
+摆臂和轮子的质量属性原始坐标系是运动模组坐标系，X 轴为电机旋转轴，Y 轴沿轮心指向关节中心。为了保持现有控制器的关节符号约定，新 URDF 统一定义：
+
+- 四个关节轴均为 `(0, -1, 0)`；
+- `q = 0` 时四个摆臂均竖直向下；
+- 关节中心到轮轴中心的距离为 CAD 中的精确值 0.300 m；
+- 左右侧采用不同的正规旋转矩阵变换质量属性，没有使用镜像矩阵变换惯量。
+
+## 质心与惯量
+
+所有新惯量均为“关于各自刚体质心、并与对应 URDF link 坐标轴对齐”的惯量，单位为 kg·m²。SolidWorks 的 kg·mm² 已严格乘以 `10^-6`，并按 `I_URDF = R I_SW R^T` 旋转。
+
+### base_link
+
+| 参数 | 旧模型 | 新模型 |
+| --- | ---: | ---: |
+| 质心 x | 0.003551059 m | -0.000072 m |
+| 质心 y | 0.001650758 m | 0.000171 m |
+| 质心 z | -0.003464621 m | 0.076892 m |
+| Ixx | 0.088078700 | 0.133964838 |
+| Iyy | 0.533816000 | 0.363696493 |
+| Izz | 0.563915000 | 0.450717599 |
+| Ixy | 0.001396000 | -0.000732466 |
+| Ixz | 0.000111000 | 0.000157104 |
+| Iyz | 0.000519000 | 0.000165399 |
+
+### 单个 knee
+
+新左侧 knee 质心为 `(-0.000040, -0.001088, -0.158988) m`，新右侧 knee 质心为 `(0.000040, 0.001088, -0.158988) m`。
+
+| 参数 | 旧模型代表值 | 新模型左侧 | 新模型右侧 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| Ixx | 0.005202000 | 0.014124479 | 0.014124479 |
+| Iyy | 0.005202000 | 0.014470094 | 0.014470094 |
+| Izz | 0.000734400 | 0.000478899 | 0.000478899 |
+| Ixy | ±0.000024480 | 0.000002919 | 0.000002919 |
+| Ixz | ±0.000091800 | 0.000004851 | -0.000004851 |
+| Iyz | ±0.000673200 | -0.000261898 | 0.000261898 |
+
+### 单个 wheel
+
+新左轮质心为 `(-0.000002, 0.059326, -0.000009) m`，新右轮质心为 `(0.000002, -0.059326, -0.000009) m`。这保留了 SolidWorks 报告的轮组轴向质心偏置，不再把轮组质心强制放在关节原点。
+
+| 参数 | 旧均匀圆柱模型 | 新模型左侧 | 新模型右侧 |
+| --- | ---: | ---: | ---: |
+| Ixx | 0.003856632 | 0.003296552 | 0.003296552 |
+| Iyy（轮轴） | 0.006174720 | 0.005826562 | 0.005826562 |
+| Izz | 0.003856632 | 0.003296995 | 0.003296995 |
+| Ixy | 0 | 0.000000144 | 0.000000144 |
+| Ixz | 0 | -0.000000077 | 0.000000077 |
+| Iyz | 0 | 0.000000424 | -0.000000424 |
+
+## 关节几何
+
+| 参数 | 旧简化模型 | 新 CAD 模型 |
+| --- | ---: | ---: |
+| 前/后关节中心 x | ±0.300 m | ±0.117577164466 m |
+| 左/右关节中心 y | ±0.140 m | ±0.167 m |
+| 关节中心 z | 0 m | 0.070 m |
+| 膝关节至轮轴向量 | `(0, ±0.110, -0.210) m` | `(0, 0, -0.300) m` |
+| 膝关节至轮轴距离 | 0.237065 m | 0.300000 m |
+| 关节轴 | `(0, -1, 0)` | `(0, -1, 0)` |
+| 自由度 | 8 | 8 |
+
+关节名称、顺序、扭矩上限和速度上限均保持不变，因此软件接口仍是四个 knee 加四个 wheel。不过，质量、质心、惯量、关节位置和杆长都有实质变化，旧策略不能被视为动力学等价策略，应重新训练或至少重新做系统性验证。
+
+## 显示与碰撞几何
+
+新 URDF 使用从 STEP 总成拆分得到的 9 个 STL 作为 visual：一个机身、四个摆臂、四个轮组。STL 保留毫米坐标，URDF 使用 `0.001` 比例换算到米。当前训练引用 `meshes_solenopsis_visual` 中的可视化网格；高精度原始导出保留在 `meshes_solenopsis` 中。
+
+collision 不使用 STL，只使用方块和圆柱，尺寸来自 CAD 外廓：
+
+- `base_link`：一个 `0.706 × 0.310 × 0.1714 m` 方块；
+- 每个 `*_knee`：一个 `0.088 × 0.031 × 0.3765 m` 摆臂方块，加一个 P65 转动端圆柱；
+- 每个 `*_wheel`：半径 `0.098804 m`、轴向宽度 `0.082959 m` 的圆柱。
+
+训练可视化网格约 23.5 万个三角形、11.7 MB，顶点相对高精度 STL 的最大量化位移不超过 1.733 mm。非闭合边、内部电气件和紧固件不会参与碰撞求解。这样既保留 CAD 外观，又避免 214 万面高精度 STL 拖慢 Isaac Sim 导入，同时让并行训练继续使用稳定的基础几何碰撞体。
+
+## 当前切换状态
+
+旧 `M20.urdf` 没有被覆盖，IsaacLab训练入口已经切换到 `Solenopsis.urdf`。导入时，visual加载STEP拆分得到的STL用于正常显示，collision只加载方块和圆柱参与物理计算。