文章目录

1. 插件的添加
2. SDF参数说明
- - - - 传感器通用参数：
        
        ForceTorque特定参数：
3. 说明
4. 示例sdf文件

1. 插件的添加

在相应的<joint>标签内添加如下代码：

        <sensor name="force_torque" type="force_torque">
          <update_rate>30</update_rate>
        </sensor>

运行world：

gazebo --verbose force_torque_tutorial.world

查看传感器输出：

法1：命令查看

gz topic --view /gazebo/default/model_1/joint_01/force_torque/wrench

法2：Ctrl+T

添加一个力，测试仿真情况，并观察力/力矩输出情况：

倾倒以后，受力情况如下：

已知球体质量为10kg，距离关节1.5m，开始时只受重力影响：

forceJointZ = mass * g
            = 10 kg * -9.8 m/s^2
            = -98 N

给y方向施加500N，倾倒90°后，关节+Y轴指向地面，作用在球体上的重力会绕X轴施加扭矩：

torqueJoint01_x = r X R
                = ||r|| * ||F|| * sin(theta)
                = distanceZ * (massLink * g) * sin(theta)
                = 1.5 m * (10 kg * 9.8 m/s^2) * sin(-90)
                = -147 Nm

注意：根据物理引擎参数，接近关节极限的测量值可能会发生跳跃！问题叙述参见https://github.com/osrf/gazebo/issues/2209

力/力矩的添加：
参见Apping Force/Torque

2. SDF参数说明

传感器通用参数：

SDF传感器架构参见-http://sdformat.org/spec?ver=1.6&elem=sensor

<always_on>：如果为true，则传感器始终测量力/力矩；如果为false，则仅在有订阅者连接到传感器主题的情况下传感器才会更新；通过代码访问传感器时，此设置很重要；如果没有订阅者，则调用ForceTorqueSensor::Torque()或ForceTorqueSensor::Force()将返回旧数据；可以通过检查是否返回来检测；代码可以通过调用来更新没有订阅者的传感器。
<update_rate>：传感器更新频率(Hz)，即传感器每秒发布的消息数
<visualize>：如果为true，则Gazebo client将对关节处的力/力矩进行可视化
<topic>：力/扭矩传感器当前不支持该参数
<frame>：力/扭矩传感器当前不支持该参数
<pose>：浮点数，用空格分隔x y z roll pitch yaw，它描述了传感器坐标系相对于父关节的位置

ForceTorqueSensor Class头文件为#include <sensors/sensors.hh>

ForceTorque特定参数：

<sensor name="my_cool_sensor" type="force_torque">
  <force_torque>
    <frame>child</frame>
    <measure_direction>child_to_parent</measure_direction>
  </force_torque>
</sensor>

通过添加属性类型设置为force_torque的<sensor>标签来创建力/扭矩传感器，可以设置两个附加参数：

<frame>：其值有三种，child、parent、sensor；其表示力/力矩坐标系，parent和child用于指定关节哪端是父节点哪端是子节点（即可用来设置旋转方向？？？），sensor值意味着测量值是通过该传感器的<pose>的旋转分量描述的，姿势的平移分量对测量没有影响。

无论此设置如何，扭矩分量始终以关节坐标系的原点表示。
<measure_direction>：测量方向，尝试将上面的例子改为parent_to_child，倾倒以后会发现，传感器测量值在Y轴上的力为-98 N，在X轴上的扭矩为+147 Nm，数值与以前相同，但方向相反。

3. 说明

尽管SDF允许将<sensor>标签放置在link或joint上，但ForceTorqueSensor仅在关节上起作用。如果将传感器添加到link，则使用--verbose运行gazebo时会报错：

[Err] [Link.cc:114] A link cannot load a [force_torque] sensor.

以上示例将力/力矩传感器放置在旋转关节上，但是实际情况中力/力矩传感器通常被刚性地安装在另一个刚体上，真实传感器无法准确测量旋转关节起点处的力/力矩。

① 如果实际传感器距离关节足够近，以至于偏移误差可忽略，则这种方式建模是合理的；

② 如果该误差不可忽略，可以在实际传感器的位置处通过固定关节将刚体分成两个joint

4. 示例sdf文件

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.6">
  <world name="default">
    <physics name="default_physics" default="0" type="ode">
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
      <ode>
        <solver>
          <type>quick</type>
          <iters>50</iters>
          <sor>1.0</sor> <!-- Important, see issue #2209 -->
          <use_dynamic_moi_rescaling>false</use_dynamic_moi_rescaling>
        </solver>
      </ode>
    </physics>
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
    <model name="model_1">
      <link name="link_1">
        <pose>0 0 2.0 0 0 0</pose>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>0.100000</ixx>
            <ixy>0.000000</ixy>
            <ixz>0.000000</ixz>
            <iyy>0.100000</iyy>
            <iyz>0.000000</iyz>
            <izz>0.100000</izz>
          </inertia>
          <mass>10.000000</mass>
        </inertial>
        <visual name="visual_sphere">
          <geometry>
            <sphere>
              <radius>0.100000</radius>
            </sphere>
          </geometry>
        </visual>
        <visual name="visual_cylinder">
          <pose>0 0 -0.75 0 0 0</pose>
          <geometry>
            <cylinder>
              <radius>0.0100000</radius>
              <length>1.5</length>
            </cylinder>
          </geometry>
        </visual>
        <collision name="collision_sphere">
          <max_contacts>250</max_contacts>
          <geometry>
            <sphere>
              <radius>0.100000</radius>
            </sphere>
          </geometry>
        </collision>
      </link>
      <joint name="joint_01" type="revolute">
        <parent>world</parent>
        <child>link_1</child>
        <pose>0 0 -1.5 0 0 0</pose>
        <axis>
          <limit>
            <lower>-1.57079</lower>
            <upper>1.57079</upper>
          </limit>
          <dynamics>
            <damping>0.000000</damping>
            <friction>0.000000</friction>
          </dynamics>
          <xyz>1.000000 0.000000 0.000000</xyz>
        </axis>
        <sensor name="force_torque" type="force_torque">
          <update_rate>30</update_rate>
        </sensor>
      </joint>
    </model>
  </world>
</sdf>

参考文献：

http://gazebosim.org/tutorials?tut=force_torque_sensor&cat=sensors

今天的文章Gazebo使用笔记（5） —— 力/力矩传感器的使用分享到此就结束了，感谢您的阅读。

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Gazebo使用笔记（5） —— 力/力矩传感器的使用