Config¶

OrcaGym 将仿真信息分为三个清晰的层级。

OrcaGymModel — 静态模型信息¶

OrcaGymModel 包含所有在仿真过程中不变的信息，可通过 env.model 访问：

model = env.model

# 维度信息
print(model.nq)          # 广义坐标数
print(model.nv)          # 自由度数
print(model.nu)          # 执行器数
print(len(model.get_body_names()))    # body 总数
print(len(model.get_joint_dict()))    # 关节总数

# 名称到 ID 的映射
body_id = model.body_name2id("base_link")
joint_id = model.joint_name2id("shoulder")
actuator_id = model.actuator_name2id("shoulder_actuator")

# 获取执行器控制范围（用于构建 action_space）
ctrl_range = model.get_actuator_ctrlrange()  # shape: (nu, 2)

# 列出所有 body 名称
body_names = model.get_body_names()

Model 中存储的信息¶

信息类型	包含内容
Body	质量、惯性、父子关系、位姿
Joint	类型、范围、轴、刚度、阻尼
Actuator	控制范围、齿轮比、传输类型
Geom	形状、摩擦、碰撞参数
Site	标记点位置、尺寸
Sensor	类型、维度
Eq	等式约束类型、目标对象
Mocap	mocap body 映射

OrcaGymDataView — 动态仿真状态¶

OrcaGymDataView 是仿真状态的只读视图，可通过 env.data 访问。do_simulation() 后自动更新。

data = env.data

# 核心状态
qpos = data.qpos               # (nq,) 广义坐标
qvel = data.qvel               # (nv,) 广义速度
qacc = data.qacc               # (nv,) 广义加速度
time = data.time               # 仿真时间（标量）

# 外力与约束
xfrc_applied = data.xfrc_applied       # 外力（只读）
cfrc_ext = data.cfrc_ext              # 外部约束力 (nbody, 6)
contact = data.contact                 # 接触列表

# 按名称查询 body/site（无需知道 ID）
body_pos = data.body_xpos("torso_link")       # (3,) 世界坐标
body_quat = data.body_xquat("torso_link")    # (4,) [w,x,y,z]
body_vel = data.body_cvel("torso_link")       # (6,) [ang(3), lin(3)]
site_pos = data.site_xpos("imu")             # (3,)
geom_pos = data.geom_xpos("box_geom")        # (3,)
mass = data.body_subtree_mass("torso_link")   # float

状态读取的时机¶

do_simulation(ctrl, n_frames)   ← 仿真步进
  └─▶ 步进完成，env.data 自动更新
  └─▶ 可直接读取 env.data.qpos 等

⚠️ 重要：do_simulation() 返回后 env.data 已自动同步，可直接读取。手动调用 mj_forward() 后如需读取 env.data 中的派生量（如 body_xpos、site_xpos 等），建议通过 do_simulation() 走标准步进路径（内部已封装 sync_to_view），或在子类内部使用同步机制。直接调用 mj_forward() 不会自动刷新 env.data 的派生量视图。

SimConfig — 求解器配置¶

SimConfig 提供仿真参数的读写接口，通过 env.sim_config 访问。修改在下次仿真步进时生效。

sim_config = env.sim_config

# 读写参数
sim_config.timestep = 0.002     # 物理时间步长
sim_config.iterations = 100     # 求解器迭代次数
sim_config.integrator = 1       # 积分器（0=Euler, 1=RK4）
sim_config.gravity = np.array([0., 0., -9.81])  # 重力

# 批量设置
sim_config.load_from_dict({
    "integrator": 0,
    "iterations": 100,
})

# 导出配置
config_dict = sim_config.to_dict()

环境时间步长¶

env.dt = env.sim_config.timestep * env.frame_skip

控制频率：control_hz = 1.0 / env.dt

例如 timestep = 0.001, frame_skip = 20 → dt = 0.020s, control_hz = 50 Hz

关节类型与 qpos/qvel 维度¶

不同关节类型在 qpos 和 qvel 中占用不同数量的元素：

关节类型	qpos 大小	qvel 大小	示例
FREE	7 (3 pos + 4 quat)	6 (3 lin + 3 ang)	自由飞行体
BALL	4 (quaternion)	3 (angular velocity)	球关节
HINGE	1 (angle)	1 (angular velocity)	旋转关节
SLIDE	1 (displacement)	1 (linear velocity)	滑动关节