DRAKE - 基于模型的机器人设计与验证 由丰田研究所支持的 C++ / Python 工具箱。

系列文章目录

---

前言 -?概述

????????Drake（中古英语中的 "龙"）是一个 C++ 工具箱，由麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的机器人运动小组开发。目前，开发团队已大幅壮大，核心开发工作由丰田研究所领导。这是一套用于分析机器人动力学和构建机器人控制系统的工具集合，重点强调基于优化的设计/分析。

????????虽然机器人仿真工具的数量越来越多，但它们大多像黑盒子（black box）一样：指令输入，传感器输出（commands go in, sensors come out）。Drake 的目标是模拟甚至非常复杂的机器人动力学（例如，包括摩擦（friction）、接触（contact）、空气动力学（aerodynamics）......），但始终强调暴露支配方程的结构（稀疏性（sparsity）、分析梯度（analytical gradients）、多项式结构（polynomial structure）、不确定性量化（uncertainty quantification）......），并将这些信息用于高级规划、控制和分析算法（advanced planning, control, and analysis algorithms）。Drake 提供了一个 Python 接口，以便快速原型开发新算法，同时还旨在为许多最先进的算法提供可靠的开源实现。最后，我们希望 Drake 能提供许多令人信服的示例，帮助人们入门并提供急需的基准。我们很高兴能接受用户的贡献，以提高覆盖率。

????????您可以在这篇博文中阅读有关 Drake 愿景的更多信息。

????????希望这个工具对您有用。如果您想分享您的意见、问题、成功故事或挫折，请参阅 "获取帮助"。也请贡献您的最佳错误修复、功能和示例！

---

一、核心库

• Modeling Dynamical Systems?

• Solving Mathematical Programs

• Multibody Kinematics and Dynamics

二、安装

????????Drake 为 Ubuntu 20.04 (Focal) 和 Ubuntu 22.04 (Jammy) 操作系统发布预编译二进制文件作为 APT 软件包 (*.deb)。更多兼容性详情，请参阅 "支持的配置"。

????????要了解其他安装方法，请参阅安装和快速入门。

????????如果您在使用 Drake 时遇到任何问题或有任何疑问，请寻求帮助。

????????Drake 二进制版本包含 SNOPT 的预编译版本，是数学程序工具箱的一部分。感谢 Philip E. Gill 和 Elizabeth Wong 的大力支持。

????????Drake 的 apt 软件包不支持 Gurobi 求解器。要使用 Gurobi，您需要按照源码安装中的说明从源码构建 Drake。

2.1?通过 APT 安装（Ubuntu）

????????要在机器上添加 Drake APT 代码库并安装 drake-dev 软件包，请按以下顺序操作：

????????如果您使用的是最小云或容器镜像，可能需要安装以下软件包：

sudo apt-get update
sudo apt-get install --no-install-recommends \
  ca-certificates gnupg lsb-release wget

????????下载一份 Drake GPG 签名密钥，并将其添加到 APT 可信钥匙串中：

wget -qO- https://drake-apt.csail.mit.edu/drake.asc | gpg --dearmor - \
  | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/drake.gpg >/dev/null

?????????将 Drake 软件源添加到 APT 源列表中：

echo "deb [arch=amd64] https://drake-apt.csail.mit.edu/$(lsb_release -cs) $(lsb_release -cs) main" \
  | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/drake.list >/dev/null

????????更新本地 APT 软件包索引并安装 Drake-dev 软件包：

sudo apt-get update
sudo apt-get install --no-install-recommends drake-dev

????????大多数内容都安装到 /opt/drake，因此设置以下环境变量可能有用：?

?

  export PATH="/opt/drake/bin${PATH:+:${PATH}}"
  export PYTHONPATH="/opt/drake/lib/python$(python3 -c 'import sys; print("{0}.{1}".format(*sys.version_info))')/site-packages${PYTHONPATH:+:${PYTHONPATH}}"

2.2 pypi

Drake 并未定期与 Anaconda 一起测试，因此如果您正在使用 Anaconda，可能会遇到兼容性问题；在寻求帮助时，请务必提及涉及 Conda。?

????????我们建议将 Drake 安装到虚拟环境目录中。在下面的示例中，我们将该目录命名为 env，但您可以选择任何名称。

????????对于 macOS，请确保您使用的是自制 Python（而非苹果的系统 Python）。

????????创建虚拟环境，安装 Drake 并激活环境：

python3 -m venv env
env/bin/pip install --upgrade pip
env/bin/pip install drake
source env/bin/activate