使用Drake IrisInConfiguration生成无碰撞多面体采样时自碰撞问题咨询

问题描述 #

我使用Drake的IrisInConfiguration空间及默认选项为机器人创建无碰撞的HPolyhedron。当使用hpoly.UniformSample对生成的多面体进行采样时，发现机器人能较好规避场景中其他几何体的碰撞，但偶尔会发生自碰撞。
您可在第一张图中查看自碰撞产生的力，第二张图查看碰撞几何体。
请问这是由于options.num_collision_infeasible_samples数值过小导致，还是存在其他配置问题使得Iris未检测这两个连杆间的碰撞？

问题分析与排查建议 #

1. 可能是num_collision_infeasible_samples数值过小 #

默认情况下该参数的采样量有限，Iris通过采样验证生成的多面体是否完全处于无碰撞空间。如果自碰撞对应的配置空间区域较狭窄，少量样本很难覆盖到，就会导致这些危险区域被误判为无碰撞，最终被包含在HPolyhedron中，采样时就会触发自碰撞。

2. 也可能是自碰撞检测的配置遗漏 #

如果调大采样参数后问题仍存在，需要检查以下配置点：

• 碰撞过滤设置：Drake的MultibodyPlant默认会排除部分相邻连杆（如固定关节连接的连杆）的自碰撞检测。若发生自碰撞的连杆属于需要检测的范畴，需确认是否因AutoCollisionFilter规则被误过滤，可通过MultibodyPlant.GetCollisionChecker().InspectCollisionPairs()查看碰撞对列表，若缺失目标连杆对，需手动添加检测。
• Iris碰撞检查器配置：确认IrisInConfiguration使用的options.collision_checker是否正确初始化，是否覆盖了所有需要检测的自碰撞对。若自定义了碰撞检查器，可能存在遗漏自碰撞对的情况。
• 碰撞几何精度：若连杆的碰撞几何体简化过度或定义错误，会导致Iris判定无碰撞，但实际运动时出现几何重叠，引发自碰撞。可在触发自碰撞的配置下，通过MeshCat等可视化工具验证碰撞几何的重叠情况。

排查步骤建议 #

• 先尝试将num_collision_infeasible_samples调至更高值（如从默认值提升至2000以上），重新生成多面体后采样测试，若自碰撞消失，即可确认是采样量不足的问题。
• 若调参后问题依旧，按上述配置点逐一排查，重点确认自碰撞对是否被纳入检测范围，以及碰撞几何的准确性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark