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# Solenopsis CAD URDF 与旧 M20 简化 URDF 对比
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对比对象：
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- 旧模型：`deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/M20.urdf`
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- 新模型：`deep_robotics_model/M20/M20_urdf/urdf/Solenopsis.urdf`
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- CAD 来源：`Solenopsis-00 火蚁-四单臂轮足平台总成.STEP`
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## 质量闭合
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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。
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```text
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17.274 + 4 × 0.955 + 4 × 1.340 = 26.454 kg
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26.581 - 26.454 = 0.127 kg
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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。
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| 刚体 | 旧模型单体质量 | 新模型单体质量 | 单体变化 |
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| `base_link` | 15.882 kg | 17.401 kg | +1.519 kg（+9.5643%） |
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| 每个 `*_knee` | 0.612 kg | 0.955 kg | +0.343 kg（+56.0458%） |
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| 每个 `*_wheel` | 1.340 kg | 1.340 kg | 0 |
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| 整机 | 23.690 kg | 26.581 kg | +2.891 kg（+12.2035%） |
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## 坐标换算
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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：
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```text
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(x, y, z)_URDF = (z, x, y)_SolidWorks
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```
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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：
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- 四个关节轴均为 `(0, -1, 0)`；
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- `q = 0` 时四个摆臂均竖直向下；
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- 关节中心到轮轴中心的距离为 CAD 中的精确值 0.300 m；
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- 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。
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## 质心与惯量
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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。
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### base_link
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| 参数 | 旧模型 | 新模型 |
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| 质心 x | 0.003551059 m | -0.000072 m |
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| 质心 y | 0.001650758 m | 0.000171 m |
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| 质心 z | -0.003464621 m | 0.076892 m |
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| Ixx | 0.088078700 | 0.133964838 |
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| Iyy | 0.533816000 | 0.363696493 |
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| Izz | 0.563915000 | 0.450717599 |
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| Ixy | 0.001396000 | -0.000732466 |
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| Ixz | 0.000111000 | 0.000157104 |
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| Iyz | 0.000519000 | 0.000165399 |
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### 单个 knee
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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`。
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| 参数 | 旧模型代表值 | 新模型左侧 | 新模型右侧 |
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| Ixx | 0.005202000 | 0.014124479 | 0.014124479 |
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| Iyy | 0.005202000 | 0.014470094 | 0.014470094 |
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| Izz | 0.000734400 | 0.000478899 | 0.000478899 |
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| Ixy | ±0.000024480 | 0.000002919 | 0.000002919 |
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| Ixz | ±0.000091800 | 0.000004851 | -0.000004851 |
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| Iyz | ±0.000673200 | -0.000261898 | 0.000261898 |
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### 单个 wheel
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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。
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| 参数 | 旧均匀圆柱模型 | 新模型左侧 | 新模型右侧 |
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| Ixx | 0.003856632 | 0.003296552 | 0.003296552 |
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| Iyy（轮轴） | 0.006174720 | 0.005826562 | 0.005826562 |
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| Izz | 0.003856632 | 0.003296995 | 0.003296995 |
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| Ixy | 0 | 0.000000144 | 0.000000144 |
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| Ixz | 0 | -0.000000077 | 0.000000077 |
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| Iyz | 0 | 0.000000424 | -0.000000424 |
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## 关节几何
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| 参数 | 旧简化模型 | 新 CAD 模型 |
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| 前/后关节中心 x | ±0.300 m | ±0.117577164466 m |
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| 左/右关节中心 y | ±0.140 m | ±0.167 m |
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| 关节中心 z | 0 m | 0.070 m |
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| 膝关节至轮轴向量 | `(0, ±0.110, -0.210) m` | `(0, 0, -0.300) m` |
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| 膝关节至轮轴距离 | 0.237065 m | 0.300000 m |
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| 关节轴 | `(0, -1, 0)` | `(0, -1, 0)` |
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| 自由度 | 8 | 8 |
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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。
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## 显示与碰撞几何
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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。
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collision 不使用 STL，只使用方块和圆柱，尺寸来自 CAD 外廓：
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- `base_link`：一个 `0.706 × 0.310 × 0.1714 m` 方块；
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- 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；
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- 每个 `*_wheel`：半径 `0.098804 m`、轴向宽度 `0.082959 m` 的圆柱。
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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。
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## 当前切换状态
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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。
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