Pinocchio - 开源多刚体动力学 C++、Python库

news/2025/2/22 11:19:10

系列文章目录

前言

Pinocchio 是一个用于动态计算的 C++ 库，侧重于机器人、计算机动画和生物力学应用。它基于 Featherstone 在其著作中正式提出的动态多体计算。该软件附带一个 python 封装和可视化工具。

一、库特征

实现了以下算法

递归牛顿-欧拉算法（RNEA，即逆动力学算法）
复合刚体算法（CRBA，即广义惯性矩阵）
惯性矩阵的稀疏乔尔斯基分解（用于受约束正向动力学解析）
置放雅各比（即从配置速度到末端执行器空间速度的应用），以及身体置放、速度和加速度的计算。
质量中心及其雅各布
模型可通过 URDF 格式解析。实现了以下关节模型
旋转 X、Y、Z（优化），与笛卡尔方向不对齐
棱柱 X、Y、Z
双曲线（四元数表示法）
自由（即无约束，适用于人形机器人等移动机器人--旋转使用四元数表示法）

建议使用教程（请参阅页面顶部菜单中的相应项目）：在 20 个小时的工作中生成第一个仿人行走机器人，同时了解 Python、Pinocchio 界面、逆运动学和 LQR。

二、安装 Pinocchio

2.1 安装

如果您从未添加过 robotpkg 的软件仓库，现在就添加吧：

sudo tee /etc/apt/sources.list.d/robotpkg.list <<EOF
deb [arch=amd64] http://robotpkg.openrobots.org/packages/debian/pub $(lsb_release -sc) robotpkg
EOF

curl http://robotpkg.openrobots.org/packages/debian/robotpkg.key | sudo apt-key add -
sudo apt update

Pinocchio 及其依赖项的安装通过以下命令行完成：

 sudo apt install -qqy robotpkg-py3*-pinocchio

它将安装所有系统和其他所需的依赖项。

2.2 配置环境变量

所有软件包都将安装在 /opt/openrobots 目录下。要使用已安装的库和程序，必须配置 PATH、PKG_CONFIG_PATH、PYTHONPATH 和其他类似的环境变量，使其指向该目录。例如

export PATH=/opt/openrobots/bin:$PATH
export PKG_CONFIG_PATH=/opt/openrobots/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/opt/openrobots/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PYTHONPATH=/opt/openrobots/lib/python3.10/site-packages:$PYTHONPATH # Adapt your desired python version here
export CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/openrobots:$CMAKE_PREFIX_PATH

您可以直接将这些行添加到 $HOME/.bashrc 中，以实现持久配置。