如何定义机器人平面足接触以最小化地面穿透？Pydrake实践

问题背景 #

我通过以下代码定义地面：

plant.RegisterCollisionGeometry(
        plant.world_body(),    
        X_BG,                  
        HalfSpace(),           
        "ground_collision",    
        surface_friction)
plant.RegisterVisualGeometry(
        plant.world_body(),
        X_BG,
        HalfSpace(),
        "ground_visual",
        np.array([0.5,0.5,0.5,0.0]))    

• 未显式设置plant.set_penetration_allowance时，在time_step = 2e-3的时间步长下，机器人足部的地面穿透量处于可控范围（附图：足部可控穿透效果）。
• 但将足部碰撞改为使用Box(thickness=1e-3)以限制点接触假设后，足部出现严重的地面穿透问题（附图：足部严重穿透效果）。

已尝试方案 #

已知离散时间仿真中接触模型必然存在地面穿透，我做了以下尝试：

• 保持2e-3时间步长并减小穿透容限：无改善，反而导致机器人因接触力过大飞起
• 调整Box厚度：未产生作用
• 减小时间步长至5e-4：能改善穿透问题

疑问 #

减小时间步长是唯一解决方式吗？是否存在无需减小时间步长的更好处理方案？

补充编辑 #

使用hydroelastic接触后，机器人足部行为符合预期（附图：hydroelastic接触下正常效果）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者corehammer