关节体仿真

把机器人当作由关节串起来的一组刚体，计算它怎么运动、受多大力的仿真。

机器人由连杆（刚性零件）和关节连成树状结构，关节体仿真就是专门计算这类系统运动的技术。做法有两种：一种把每个连杆当独立刚体，再用约束把它们连住（最大坐标），关节可能慢慢漂移、拉开；另一种只用根部位姿加各关节角描述整台机器人（约化坐标，也叫广义坐标），关节天然不会脱开，Featherstone 1987 年的著作给出了这类高效算法。PhysX 的 Articulation 和 MuJoCo 都走约化坐标路线，PhysX 文档称它关节误差为零、能承受更大的质量比，计算量随自由度而不是连杆数增长。代价是只支持树状结构，并联踝关节这类闭链要额外加约束。

例子在 Isaac Sim 里导入 Franka 机械臂的 URDF，会得到一个固定基座的 Articulation：7 个转动关节加 2 个手指移动关节，仿真状态就是这 9 个关节的位置和速度。

也叫

多刚体仿真、Articulation、铰接体仿真

相关

刚体仿真、铰接体算法、广义坐标、关节坐标仿真 vs 笛卡尔坐标仿真（约化坐标 / 最大坐标）、PhysX、MuJoCo

来源

NVIDIA PhysX 5 Documentation: Articulations
MuJoCo Documentation: Computation
Wikipedia: Featherstone's algorithm