Gazebo WORD#Physics (物理) 內介面說明

 

 Gazebo Physics (物理) 內介面說明

在 Gazebo 的 World 面板中，Physics 設定影響整個模擬環境的 重力、摩擦、時間步長、碰撞計算，以及物理引擎的參數調整。

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1️⃣ Physics 內部設定

在 Gazebo World → Physics 內，你會看到 以下關鍵選項：

選項	說明	範例值
Physics Engine	選擇物理引擎 (ODE, Bullet, DART, Simbody)	ODE (預設)
Real Time Update Rate	物理計算頻率 (Hz)，影響模擬流暢度	1000 Hz
Max Step Size	每次模擬步長 (s)，影響計算精度	0.001 s
Gravity	設定世界的重力 (m/s²)，預設 -9.81	0 0 -9.81
Enable Contact	啟用碰撞偵測	True
Friction	設定物體表面的摩擦係數	0.5
Solver Type	計算物理運動的方式 (快速、精確)	QuickStep
Iterations	物理計算的迭代次數 (越高越精確)	50
Constraint Force Mixing (CFM)	控制關節的柔軟度	0.00001
Error Reduction Parameter (ERP)	控制碰撞的誤差修正	0.2

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2️⃣ 物理引擎 (Physics Engine)

Gazebo 支援多種物理引擎，每種引擎有不同的計算方式：

物理引擎	特點	適用場景
ODE (Open Dynamics Engine)	Gazebo 預設，穩定但計算慢	通用機器人模擬
Bullet	支援剛體與軟體動力學	需要精確碰撞的模擬
DART	高級運動控制，支援軟體機器人	人體運動、生物力學
Simbody	支援複雜的剛體模擬	物理真實性要求高的應用

🔹 建議使用 ODE，除非有特殊需求。

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3️⃣ 物理引擎 XML 設定 (sdf)

在 world.sdf 文件內，這些選項可用 XML 設定：

<world name="default">
  <physics type="ode">
    <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    <max_step_size>0.001</max_step_size>
    <gravity>0 0 -9.81</gravity>
    <ode>
      <solver>
        <type>quick</type>
        <iters>50</iters>
      </solver>
      <constraints>
        <cfm>0.00001</cfm>
        <erp>0.2</erp>
      </constraints>
    </ode>
  </physics>
</world>

🔹 如果 Gazebo 運行過慢，可降低 real_time_update_rate 或增大 max_step_size。

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4️⃣ 物理引擎問題排除

問題 1️⃣：機器人掉入地面

可能原因：

1. 模型沒有碰撞體 (<collision>)
2. 地面沒有正確加載 (ground_plane)
3. cfm 和 erp 參數不適當

解決方案：

• 確保 myrobot.sdf 內有 <collision>：

  <collision name="base_collision">
    <geometry>
      <box><size>0.5 0.5 0.1</size></box>
    </geometry>
  </collision>
  

問題 2️⃣：物體彈跳過高

可能原因：

1. erp 太高 (誤差修正過度)
2. cfm 太低 (接觸點過剛硬)

解決方案：

• 調整 cfm 和 erp：

  <constraints>
    <cfm>0.001</cfm>
    <erp>0.8</erp>
  </constraints>
  

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5️⃣ 測試與最佳化

1️⃣ 確保物理參數正確

sdf validate world.sdf

如果回傳 Valid SDF file.，代表格式正確。

2️⃣ 調整物理參數，測試不同 max_step_size

gazebo world.sdf --verbose

• 如果 模擬過慢，增加 max_step_size (0.002 ~ 0.005)。
• 如果 碰撞不穩定，增加 cfm (0.001 ~ 0.005)。

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🚀 你需要進一步的幫助嗎？

• 需要 調整特定機器人的物理屬性？
• 需要 加入摩擦力、空氣阻力 (drag)？
• 需要 修正 Gazebo 物理模擬異常？