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visualization - 在 PyDrake 中可视化 AutoDiff MultibodyPlant

问题描述

我正在尝试使用基本的在DrakeDrakeVisualizer中构建一个简单的多体植物系统。但是，对于我的用例，我还希望能够通过物理模拟自动跟踪导数，所以我使用的是 AutoDiffXd 版本的系统：

timestep = 1e-3
builder = DiagramBuilder_[AutoDiffXd]()

plant = MultibodyPlant(timestep)
scene_graph = SceneGraph_[AutoDiffXd]()

brick_file = FindResourceOrThrow("drake/examples/manipulation_station/models/061_foam_brick.sdf")
parser = Parser(plant)
brick = parser.AddModelFromFile(brick_file, model_name="brick")

plant.Finalize()
plant_ad = plant.ToAutoDiffXd()
plant_ad.RegisterAsSourceForSceneGraph(scene_graph)

scene_graph.AddRenderer("renderer", MakeRenderEngineVtk(RenderEngineVtkParams()))
DrakeVisualizer.AddToBuilder(builder, scene_graph)

builder.AddSystem(plant_ad)
builder.AddSystem(scene_graph)
builder.Connect(plant_ad.get_geometry_poses_output_port(), scene_graph.get_source_pose_port(plant_ad.get_source_id()))
builder.Connect(scene_graph.get_query_output_port(), plant_ad.get_geometry_query_input_port())

diagram = builder.Build()
context = diagram.CreateDefaultContext()
simulator = Simulator_[AutoDiffXd](diagram, context)
simulator.AdvanceTo(2.0)

但是，当我运行它时，我收到以下错误：

  File "/home/craig/Repos/drake-exps/autoDiffExperiment.py", line 102, in auto_phys
    DrakeVisualizer.AddToBuilder(builder, scene_graph)
TypeError: AddToBuilder(): incompatible function arguments. The following argument types are supported:
    1. (builder: pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[float], scene_graph: drake::geometry::SceneGraph<double>, lcm: pydrake.lcm.DrakeLcmInterface = None, params: pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams = <pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams object at 0x7ff6274e14b0>) -> pydrake.geometry.DrakeVisualizer
    2. (builder: pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[float], query_object_port: pydrake.systems.framework.OutputPort_[float], lcm: pydrake.lcm.DrakeLcmInterface = None, params: pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams = <pydrake.geometry.DrakeVisualizerParams object at 0x7ff627736730>) -> pydrake.geometry.DrakeVisualizer

Invoked with: <pydrake.systems.framework.DiagramBuilder_[AutoDiffXd] object at 0x7ff65654f8f0>, <pydrake.geometry.SceneGraph_[AutoDiffXd] object at 0x7ff656562130>

从这个错误来看，DrakeVisualizer 类似乎只接受专门使用浮点标量的系统。所以我被困住了——要么我可以回到浮点数（但失去了我最初追求的 autodiff 可微分模拟功能），要么继续使用 autodiffxd 系统（但完全无法想象我的模拟）。

有没有办法让我错过的两个？

标签： visualizationdrake

解决方案

很抱歉给您带来的痛苦和不便。您的描述和评估都是正确的。大多数可视化机制float只是并且在其当前状态下，尝试可视化AutoDiff图表将失败。

你有几个选择（这两个都不吸引人）：

  1. 选择您上面描述的结果之一（没有可见或没有衍生物）。
  2. 提出 Drake 功能请求，以便能够将可视化工具附加到AutoDiff图表。

我可以想出一些 hacky 的解决方法（这些方法还不是很清楚甚至会起作用）。因此，如果您迫切需要衍生品和可视化，可以探索它们。但是，最终，功能请求和正式的 Drake 解决方案将是最好的长期解决方案。

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大更新。从#14569 开始，DrakeVisualizer该类现在以标量类型为模板（上面列表中的第 2 项）。这有两个含义：

  1. 您可以构建一个AutoDiffXd带有可视化器的 -valued 图（如您的示例中所示），或者
  2. 您可以创建一个double-valued 图并对其进行标量转换（即，diagram.ToAutoDiffXd()转换为AutoDiffXd-valued 图。

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