使用Drake Python绑定调用GetForceInWorld获取力始终为零的问题

你遇到的问题是因为MultibodyForces对象只是一个空容器，没有被填充任何力数据。GetForceInWorld方法是从这个容器中读取对应刚体的力，而非实时计算当前作用在刚体上的力。

解决步骤 #

在调用GetForceInWorld之前，必须先调用plant.CalcForceElementsContribution()，该函数会计算所有力元素（包括接触力、外施力等）并将数据填充到MultibodyForces对象中。

修正后的回调函数 #

def callback(self, root_context):
    nut = self._plant.GetBodyByName("nut")
    nut_context = self._plant.GetMyContextFromRoot(root_context)
    # 计算所有力元素并填充到_all_forces容器
    self._plant.CalcForceElementsContribution(nut_context, self._all_forces)
    self.add_data(root_context.get_time(),
                  nut.EvalPoseInWorld(nut_context),
                  nut.EvalSpatialVelocityInWorld(nut_context),
                  nut.EvalSpatialAccelerationInWorld(nut_context),
                  nut.GetForceInWorld(nut_context, self._all_forces))
    return EventStatus.DidNothing()

补充说明 #

• 你之前初始化self._all_forces的方式是正确的，该对象可以在多次回调中重复使用，无需每次重新创建。
• CalcForceElementsContribution会处理所有类型的力：包括接触力、通过ExternallyAppliedSpatialForce施加的外力、关节力等，因此修正后两种场景下的力都能被正确记录。
• 加速度和速度能正常获取是因为它们属于仿真状态的一部分，直接存储在context中，无需额外计算；而力需要主动计算并填充到容器后才能读取。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dmitri K