如何为Drake系统设置不同的输入与输出尺寸？

我正尝试编写一个系统，输入为自由体的状态（13维向量），输出为旋转关节的期望状态（2维向量）。目前只想从输入状态中提取一个值，尝试了以下代码：

ball_state = Variable("ball_state")
desired_theta_system = builder.AddSystem(SymbolicVectorSystem(input=[ball_state], state=[], dynamics=[], output=[ball_state[6], 0]))

但运行失败，提示ball_state变量不可下标访问。请问该如何实现？是否需要派生LeafSystem？

方法1：用SymbolicVectorSystem实现（简洁版） #

Variable对象本身不支持下标访问，你需要先创建带维度的符号向量。使用MakeVectorVariable生成指定维度的符号向量后，就能正常通过索引提取元素，代码示例：

# 创建13维符号输入向量
ball_state = MakeVectorVariable(13, "ball_state")
# 定义输出：提取输入的第7个元素（索引6），第二个元素固定为0
desired_theta_system = builder.AddSystem(
    SymbolicVectorSystem(
        input=[ball_state],
        state=[],
        dynamics=[],
        output=[ball_state[6], 0.0]
    )
)

方法2：派生LeafSystem（灵活扩展版） #

如果后续需要添加更复杂的逻辑处理，派生LeafSystem会更灵活。示例代码：

class DesiredThetaSystem(LeafSystem):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        # 声明13维输入端口
        self.DeclareVectorInputPort("ball_state", BasicVector(13))
        # 声明2维输出端口并绑定计算函数
        self.DeclareVectorOutputPort(
            "desired_theta",
            BasicVector(2),
            self.CalcOutput
        )
    
    def CalcOutput(self, context, output):
        # 获取输入向量的具体值
        ball_state = self.GetInputPort("ball_state").Eval(context)
        # 设置输出内容：提取第7个元素，第二个元素设为0
        output.SetFromVector([ball_state[6], 0.0])

# 将自定义系统添加到builder中
desired_theta_system = builder.AddSystem(DesiredThetaSystem())

两种方案都能满足需求：仅需简单提取元素选方法1即可；若后续有复杂逻辑扩展需求，方法2更适配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tom C.