arms/armbot/example_mujoco.xml

<mujoco model="world_box_reference">
  <!-- 本文件统一使用米、千克、秒和弧度作为单位。 -->
  <compiler angle="radian" autolimits="true"/>
  <option timestep="0.002" integrator="implicitfast" gravity="0 0 -9.81"/>

  <visual>
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               diffuse="0.75 0.75 0.75"
               specular="0.2 0.2 0.2"/>
    <global azimuth="135" elevation="-25"/>
  </visual>

  <asset>
    <texture name="floor_grid"
             type="2d"
             builtin="checker"
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             height="512"
             rgb1="0.82 0.84 0.87"
             rgb2="0.94 0.95 0.97"/>
    <material name="floor_material"
              texture="floor_grid"
              texrepeat="8 8"
              texuniform="true"
              reflectance="0.05"/>
  </asset>

  <!--
    CyberGear 参数元数据，仅供控制程序读取或作为模型说明，不会自动改变 MuJoCo 动力学。
    机械输出端参数来自《CyberGear微电机使用说明书》：
      额定转矩 4 N·m，峰值转矩 12 N·m；
      额定转速 240 rpm = 25.133 rad/s；
      空载转速 296 rpm = 30.997 rad/s；
      运控协议速度范围 ±30 rad/s，位置编码范围 ±4π rad；
      减速比 7.75:1，电机总质量 0.317 kg。
    手册没有给出转子惯量、粘性阻尼、库仑摩擦和回差，不能在此凭空填写。
  -->
  <custom>
    <numeric name="cybergear_rated_voltage_v" data="24"/>
    <numeric name="cybergear_min_voltage_v" data="16"/>
    <numeric name="cybergear_max_voltage_v" data="28"/>
    <numeric name="cybergear_rated_torque_nm" data="4"/>
    <numeric name="cybergear_peak_torque_nm" data="12"/>
    <numeric name="cybergear_rated_speed_rad_s" data="25.132741"/>
    <numeric name="cybergear_no_load_speed_rad_s" data="30.997048"/>
    <numeric name="cybergear_command_speed_limit_rad_s" data="30"/>
    <numeric name="cybergear_protocol_position_limit_rad" data="12.566371"/>
    <numeric name="cybergear_rated_current_a" data="6.5"/>
    <numeric name="cybergear_peak_current_a" data="23"/>
    <numeric name="cybergear_torque_constant_nm_a" data="0.87"/>
    <numeric name="cybergear_reduction_ratio" data="7.75"/>
    <numeric name="cybergear_total_mass_kg" data="0.317"/>
    <numeric name="cybergear_encoder_counts_per_rev" data="16384"/>
    <!-- 以下两项为仿真初始估计值，不是说明书标称参数。 -->
    <numeric name="cybergear_estimated_frictionloss_nm" data="0.12"/>
    <numeric name="cybergear_estimated_damping_nm_s_rad" data="0.010"/>
  </custom>

  <worldbody>
    <light name="main_light" pos="1 -1 2" dir="-1 1 -2"/>
    <camera name="overview"
            pos="1.4 -1.4 1.0"
            xyaxes="0.707 0.707 0 -0.333 0.333 0.882"/>

    <!--
      plane 的前两个 size 数值表示可视区域在 X、Y 方向上的半尺寸。
      此处显示为约 6 m × 6 m 的地面，但物理碰撞平面是无限大的。
      plane 的默认法向为 +Z，因此 pos 的 Z=0 表示地面位于世界坐标 Z=0。
    -->
    <geom name="floor"
          type="plane"
          pos="0 0 0"
          size="3 3 0.1"
          material="floor_material"
          friction="1.0 0.01 0.001"/>

    <!--
      固定底座的实际尺寸：
        0.30 m × 0.25 m × 0.08 m
      box 的 size 使用各方向的半尺寸：
        0.15 m × 0.125 m × 0.04 m
      将几何中心放在 Z=0.04，可使底座底面正好落在 Z=0 的地面上。
    -->
    <geom name="fixed_base"
          type="box"
          pos="0 0 0.02"
          size="0.3 0.3 0.022"
          rgba="0.25 0.30 0.38 1"
          friction="0.9 0.01 0.001"/>

    <!--
      这是一个边长为 0.10 m、带自由关节的立方体。
      仿真开始后，它会从 Z=0.60 m 的位置下落并与地面碰撞。
    -->
    <body name="falling_cube" pos="0.45 0 0.60">
      <freejoint/>
      <geom name="falling_cube_geom"
            type="box"
            size="0.084 0.084 0.084"
            mass="1.0"
            rgba="0.90 0.25 0.15 1"/>
    </body>

    <!--
      link1 是固定立柱，不设置 joint，因此与世界坐标系刚性连接。
      底座顶面高度：0.02 + 0.022 = 0.042 m。
      link1 的完整高度：0.084 × 2 = 0.168 m。
      link1 的 body 原点放在底座顶面，几何中心向上偏移 0.084 m，
      因此 link1 的底面与底座顶面正好贴合。
    -->
    <body name="link1" pos="0 0 0.042">
      <geom name="link1_box"
            type="box"
            pos="0 0 0.084"
            size="0.084 0.084 0.084"
            mass="0.440"
            rgba="0.42 0.45 0.50 1"/>

      <site name="link1_tip"
            type="sphere"
            pos="0 0 0.168"
            size="0.012"
            rgba="1 0.1 0.1 1"/>

      <!--
        MuJoCo 的 joint 必须定义在相对父 body 运动的子 body 中。
        link2 位于 link1 顶面，joint1 的转轴取 Z 轴方向。
        link1 顶面是 XY 平面，因此 axis="0 0 1" 垂直于顶面；
        link2 将绕穿过顶面中心的 Z 轴做一维旋转。
      -->
      <body name="link2" pos="0 0 0.168">
        <!--
          摩擦初始估计：
            frictionloss="0.12" 表示约 0.12 N·m 的库仑摩擦力矩；
            damping="0.010" 表示 0.010 N·m·s/rad 的线性粘性阻尼。
          在空载转速 30.997 rad/s 时，总阻力矩约为：
            0.12 + 0.010 × 30.997 ≈ 0.43 N·m。
          这与手册空载电流 0.5 Arms × 转矩常数 0.87 N·m/Arms
          得到的约 0.435 N·m 接近，适合作为首次仿真的保守起点。
          该拆分值并非厂家标定结果，后续应通过实机自由减速或阶跃实验辨识。
          电机可连续多圈旋转，没有机械刚性限位，因此 limited="false"，
          不设置 range；qpos 中的关节角可以超过 ±2π 并持续累积。
        -->
        <joint name="joint1"
               type="hinge"
               pos="0 0 0"
               axis="0 0 1"
               limited="false"
               damping="0.010"
               frictionloss="0.12"/>

        <!--
          用薄圆柱表示居中的电机输出转轴。
          转轴直径 33 mm，所以半径为 0.0165 m。
          cylinder 的 size 为“半径、半高”，因此半高 0.0005 m
          对应完整厚度 0.001 m，即 1 mm。
          转轴质量尚未提供，mass="0" 表示暂不计入 link2 的质量和惯量。
        -->
        <geom name="joint1_shaft"
              type="cylinder"
              pos="0 0 0.0005"
              size="0.0165 0.0005"
              mass="0"
              rgba="0.28 0.32 0.40 1"/>

        <!--
          link2_box 与 link1_box 尺寸完全相同：
          完整尺寸为 0.168 m × 0.168 m × 0.168 m。
          转轴顶面位于 Z=0.001 m，因此方块中心放在
          0.001 + 0.084 = 0.085 m，使其底面正好落在转轴顶面。
        -->
        <geom name="link2_box"
              type="box"
              pos="0 0 0.085"
              size="0.084 0.084 0.084"
              mass="0.130"
              rgba="0.90 0.91 0.93 1"/>

        <site name="link2_tip"
              type="sphere"
              pos="0 0 0.169"
              size="0.010"
              rgba="0.10 0.90 0.20 1"/>

        <!--
          第二组连杆安装在 link2 的局部 +X 侧面。
          link3 是 link1 的复制体，直接粘连在 link2 侧面，不设置 joint。

          link3 的 body 原点位于 link2 的 +X 侧面中心：
            link2_box 的 +X 侧面为 X=0.084 m；
            link2_box 的中心高度为 Z=0.085 m。
          euler 绕 Y 轴旋转 +90°，使复制体原来的局部 +Z 方向指向
          link2 的局部 +X 方向。这样 link3 会从 link2 侧面向外延伸。
        -->
        <body name="link3"
              pos="0.084 0 0.085"
              euler="0 1.57079632679 0">
          <geom name="link3_box"
                type="box"
                pos="0 0 0.084"
                size="0.084 0.084 0.084"
                mass="0.440"
                rgba="0.42 0.45 0.50 1"/>

          <site name="link3_tip"
                type="sphere"
                pos="0 0 0.168"
                size="0.012"
                rgba="1 0.45 0.10 1"/>

          <!--
            link4 是 link2 的复制体，并通过 joint2 与 link3 相连。
            joint2 在 link3 外侧面的中心，轴线沿复制体的局部 Z 轴。
            由于 link3 已绕 Y 轴转过 90°，joint2 的轴线在 link2
            局部坐标中就是 +X，旋转平面为 YZ。

            joint1 的轴线为 Z、旋转平面为 XY，因此 joint2 的旋转平面
            与 joint1 的旋转平面互相垂直。
          -->
          <body name="link4" pos="0 0 0.168">
            <joint name="joint2"
                   type="hinge"
                   pos="0 0 0"
                   axis="0 0 1"
                   limited="false"
                   damping="0.010"
                   frictionloss="0.12"/>

            <!-- 第二个 CyberGear 转轴：直径 33 mm，完整厚度 1 mm。 -->
            <geom name="joint2_shaft"
                  type="cylinder"
                  pos="0 0 0.0005"
                  size="0.0165 0.0005"
                  mass="0"
                  rgba="0.28 0.32 0.40 1"/>

            <geom name="link4_box"
                  type="box"
                  pos="0 0 0.085"
                  size="0.084 0.084 0.084"
                  mass="0.130"
                  rgba="0.90 0.91 0.93 1"/>

            <site name="link4_tip"
                  type="sphere"
                  pos="0 0 0.169"
                  size="0.010"
                  rgba="0.15 0.80 1.00 1"/>

            <!--
              在 link4_box 的局部 +Y 侧面连接三个 link4 复制体：
                link5、link6、link7 均为 0.168 m 立方体；
                每块质量 0.130 kg，颜色与从动块相同；
                三者不设置 joint，因此与 link4 刚性连接并随 joint2 一起运动。

              link4_box 的 +Y 侧面位于 Y=0.084 m，侧面中心高度为 Z=0.085 m。
              link5 的 body 原点放在该侧面中心，并绕局部 X 轴旋转 -90°，
              使 link5 原来的局部 +Z 延伸方向转为 link4 的局部 +Y。
              link6、link7 再沿 link5 的局部 +Z 方向依次粘连。
            -->
            <body name="link5"
                  pos="0 0.084 0.085"
                  euler="-1.57079632679 0 0">
              <geom name="link5_box"
                    type="box"
                    pos="0 0 0.084"
                    size="0.084 0.084 0.084"
                    mass="0.130"
                    rgba="0.90 0.91 0.93 1"/>

              <body name="link6" pos="0 0 0.168">
                <geom name="link6_box"
                      type="box"
                      pos="0 0 0.084"
                      size="0.084 0.084 0.084"
                      mass="0.130"
                      rgba="0.90 0.91 0.93 1"/>

                <body name="link7" pos="0 0 0.168">
                  <geom name="link7_box"
                        type="box"
                        pos="0 0 0.084"
                        size="0.084 0.084 0.084"
                        mass="0.130"
                        rgba="0.90 0.91 0.93 1"/>

                  <site name="arm_tip"
                        type="sphere"
                        pos="0 0 0.168"
                        size="0.010"
                        rgba="0.95 0.25 0.20 1"/>
                </body>
              </body>
            </body>
          </body>
        </body>
      </body>
    </body>
  </worldbody>

  <actuator>
    <!--
      CyberGear 手册给出的 4 N·m 额定转矩和 12 N·m 峰值转矩是负载输出端参数。
      因此本模型直接在输出关节上施加力矩，gear="1"，不能再乘 7.75，
      否则会把内置减速比重复计算一次。

      ctrl 的单位为 N·m，允许范围 ±12 N·m；forcerange 再做一次硬限幅。
      12 N·m 只能短时使用，持续运行应由控制程序按照 4 N·m 额定值和
      手册过载时间曲线进行热保护。

      手册没有直接给出转子惯量、粘性阻尼和摩擦参数，因此暂不填写
      armature；joint1、joint2 中的 damping 和 frictionloss 是依据空载数据配置的
      初始估计值，后续仍应通过实物辨识修正。
    -->
    <motor name="joint1_motor"
           joint="joint1"
           gear="1"
           ctrlrange="-12 12"
           forcerange="-12 12"/>
    <motor name="joint2_motor"
           joint="joint2"
           gear="1"
           ctrlrange="-12 12"
           forcerange="-12 12"/>
  </actuator>

  <keyframe>
    <!--
      qpos 顺序：自由关节的位置 xyz、四元数 wxyz、joint1 角度、joint2 角度。
      ctrl 顺序：joint1_motor、joint2_motor。
    -->
    <key name="home" qpos="0.45 0 0.60 1 0 0 0 0 0" ctrl="0 0"/>
  </keyframe>
</mujoco>