シミュレータの関節挙動を実機に近づける

TaroABEJido commented 5 months ago

概要

シミュレータの関節挙動を実機に近づける

目的

現状，シミュレータ内建機の関節には，実機に発生するような操作指令が発生した場合のむだ時間等の要素が考慮されていない．より実機に近いシミュレータにする場合にはその点も考慮する必要がある．

議論

むだ時間の再現を ROS，Unity どちらで実装するか？

その他

本件すでに課題点としてチーム内で共有されているかと思うのですが，シミュレータの改善点の一つなので issue として投稿しておきます

TaroABEJido commented 5 months ago

参考になりそうな文献一覧

見つけ次第随時更新 (例)[文献名] : [説明]

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maopotcha commented 5 months ago

@TaroABEJido むだ時間含め、cmdを受信してからの建機の応答特性については全てUnity側に実装をお願いします。

maopotcha commented 5 months ago

ひとまず油圧ショベルについては「プレ大会仕様の完成」のマイルストーンまでに完了を目標にしましょう

TaroABEJido commented 5 months ago

承知しました

TaroABEJido commented 1 month ago

zx120 関節パラメータの選定

概要

各部位の質量を実機に合せ，カタログ値などを参考に Force limit を設定したうえで，XDrive 内 stiffness，damping それぞれの組み合わせを試し，実機の挙動とシミュレーションの挙動が近くなるようなパラメータを選定する．

内容

boom, arm, bucket, swing について，stiffness, damping の組み合わせを 25 通り施行する
- Force Limit をそれぞれ以下のように設定
  - swing: 3200000 [Nm] ← 以下関節の設定値値から推測
  - boom: 400000 [Nm] ← 以下のarm, bucket の設定値から推測
  - arm: 236187 [Nm] ← カタログ最大掘削力より推定
  - bucket: 121770 [Nm] ← カタログ最大掘削力より推定
- 各部位の重量は以下のように設定
  - クローラ部: 3816 [kg]
  - 上部旋回体: 6514 [kg]
  - ブーム: 992 [kg]
  - アーム: 392 [kg]
  - バケット: 386 [kg]
- Swing に関しては一往復分ステップ応答を与えたときの，実機関節角とUnity 内機体関節角度の二乗誤差が小さくなるものを選定
- Boom, Arm, Bucket に関しては二往復分のステップ応答を与えたときの二乗誤差が小さくなるものを選定
- ※ Stiffness, damping の値が小さすぎるとトルク不足になる傾向があるため，誤差が小さくなるパラメータの内，値が大きめのものを選定
- パラメーラ選定結果はブランチ /feature/param_set に反映
実験結果
- Swing
- Boom
- Arm
- Bucket
選定結果
- Swing
  - Stiffness: 2000000
  - Damping: 2000000
  - 関節挙動
    - 実機における swing 関節角度 : /zx120/rosbag/joint_states/position[0]
    - シミュレータにおける swing 関節角度: /zx120/unity/joint_states/position[0]
    - 実機 ⇔ シミュレータ間関節角度の自乗誤差 : /zx120/squared_error/joint_states/position[0]
    - 入力: /zx120/swing/cmd
- Boom
  - Stiffness: 1000000
  - Damping: 2000000
  - 関節挙動
    - 実機における boom 関節角度 : /zx120/rosbag/joint_states/position[1]
    - シミュレータにおける boom 関節角度: /zx120/unity/joint_states/position[1]
    - 実機 ⇔ シミュレータ間関節角度の自乗誤差 : /zx120/squared_error/joint_states/position[1]
    - 入力: /zx120/boom/cmd
- Arm
  - Stiffness: 2000000
  - Damping: 2000000
  - 関節挙動
    - 実機における arm 関節角度 : /zx120/rosbag/joint_states/position[2]
    - シミュレータにおける arm 関節角度: /zx120/unity/joint_states/position[2]
    - 実機 ⇔ シミュレータ間関節角度の自乗誤差 : /zx120/squared_error/joint_states/position[2]
    - 入力: /zx120/arm/cmd
- Bucket
  - Stiffness: 1000000
  - Damping: 2000000
  - 関節挙動
    - 実機における bucket 関節角度 : /zx120/rosbag/joint_states/position[3]
    - シミュレータにおける bucket 関節角度: /zx120/unity/joint_states/position[3]
    - 実機 ⇔ シミュレータ間関節角度の自乗誤差 : /zx120/squared_error/joint_states/position[3]
    - 入力: /zx120/bucket/cmd

TaroABEJido commented 1 month ago

zx120 関節パラメータの微調整

概要

以前コメントした zx120 関節のパラメータの設定について，boom と bucket の応答が実機と異なる印象がある．設定されたパラメータを基準に，目標角度への収束時間や見た目を参考にして微調整を行う．

内容

boom の関節パラメータ微調整
- Dumping の値を調整する．
Dumping: 500000 Dumping: 750000 [採用]

Dumping: 1000000 Dumping: 2000000
- 調整結果
  - 調整後パラメータ Dumping : 750000, Stiffness : 2000000
  - 動作の様子
bucket の関節パラメータ微調整
- Dumping の値を調整する．
Dumping: 750000 [候補1] Dumping: 1000000 [候補2]

Dumping: 1500000 Dumping: 2000000
- 調整結果
  - 調整後パラメータ候補1 Dumping : 750000, Stiffness : 2000000
  - 調整後パラメータ候補2 Dumping : 1000000, Stiffness : 2000000 ※ シミュレータにおける現在の設定値（暫定）
  - 動作の様子
    
    候補1 候補2

pwri-opera / OperaSim-PhysX