3. 四足机器人躯干建模
躯干是四足机器人的骨架核心。四条腿、传感器、控制器，全都要挂在这个身体上。说白了，躯干建模的质量，直接决定了后面所有仿真的稳定性。
我个人习惯，第一步先把躯干搭出来。不用太复杂，一个 box geom 就够了。等后面调试好了，再慢慢加细节。
3.1 躯干 XML 结构：从零开始写
在 MuJoCo 里，所有模型都写在 .xml 文件里。躯干部分，我们只需要三个标签：body、inertial、geom。
先看一个最简版本：
<mujoco model="quadruped_torso">
<worldbody>
<body name="torso" pos="0 0 0.3">
<inertial pos="0 0 0" mass="5.0" diaginertia="0.05 0.1 0.05"/>
<geom name="torso_geom" type="box" size="0.25 0.12 0.06"
rgba="0.8 0.2 0.2 1.0" friction="0.8 0.1 0.01"/>
</body>
</worldbody>
</mujoco>这段代码干了三件事：
- body：定义了一个叫 "torso" 的刚体，位置在 (0, 0, 0.3)，离地面 30 厘米。
- inertial：设置质量 5kg，惯性矩用对角矩阵近似。
- geom：画了一个长方体，长宽高分别是 0.5m、0.24m、0.12m。
3.2 物理属性：质量、颜色、摩擦系数
这几个参数，每个都有讲究。我按顺序讲。
3.2.1 质量（mass）
质量放在 inertial 标签里。单位是 kg。四足机器人躯干一般在 3~8kg 之间。5kg 是个不错的起点。
为什么质量重要？
- 质量太小 → 腿一蹬就飞，仿真像在月球。
- 质量太大 → 电机扭矩不够，机器人站不起来。
我建议先按真实物理样机的重量来。没有样机？那就参考同类开源机器人，比如 Unitree A1 躯干约 4.5kg。
3.2.2 颜色（rgba）
颜色写在 geom 的 rgba 属性里。四个值：红、绿、蓝、透明度。
比如 rgba="0.8 0.2 0.2 1.0" 是深红色，完全不透明。
我个人习惯用亮色，比如亮蓝或亮红。为什么？因为在仿真里，深色物体在深色背景下根本看不清。你想想看，调试时眼睛盯着屏幕，颜色太暗，关节角度都看不准。
- 躯干：亮红 (0.9 0.2 0.2 1.0)
- 左前腿：亮蓝 (0.2 0.4 0.9 1.0)
- 右前腿：亮绿 (0.2 0.8 0.3 1.0)
- 左后腿：橙色 (0.9 0.6 0.1 1.0)
- 右后腿：紫色 (0.7 0.2 0.8 1.0)
3.2.3 摩擦系数（friction）
摩擦系数也是 geom 的属性。三个值：滑动摩擦、扭转摩擦、滚动摩擦。
典型设置：friction="0.8 0.1 0.01"
- 0.8：滑动摩擦，橡胶对地面的典型值。
- 0.1：扭转摩擦，防止机器人原地打转。
- 0.01：滚动摩擦，对足式机器人影响不大。
嗯，这里要注意。摩擦系数不是越大越好。我遇到过一个问题：摩擦设成 1.5，结果机器人走路时像粘在地上，腿抬不起来。后来降到 0.8，步态就正常了。
3.3 惯性矩：别用默认值
很多初学者会忽略 diaginertia。MuJoCo 如果不设置，会自动计算。但自动计算的结果，往往和实际物理不符。
对于长方体，惯性矩有公式：
- Ixx = (1/12) * mass * (height² + depth²)
- Iyy = (1/12) * mass * (width² + depth²)
- Izz = (1/12) * mass * (width² + height²)
拿我们的尺寸算一下：
| 轴 | 公式 | 计算结果 (kg·m²) |
|---|---|---|
| Ixx | (1/12)*5*(0.12² + 0.24²) | 0.030 |
| Iyy | (1/12)*5*(0.5² + 0.24²) | 0.128 |
| Izz | (1/12)*5*(0.5² + 0.12²) | 0.110 |
你看，三个值差别很大。如果全设成 0.05，仿真时躯干转动惯量就不对，转弯会特别奇怪。
3.4 完整躯干模型代码
把上面所有内容整合起来，就是一份可运行的躯干模型：
<mujoco model="quadruped_torso">
<compiler angle="radian" coordinate="local"/>
<option gravity="0 0 -9.81" timestep="0.002"/>
<worldbody>
<light name="top" pos="0 0 2" dir="0 0 -1"/>
<geom name="ground" type="plane" size="2 2 0.1"
rgba="0.3 0.3 0.3 1.0"/>
<body name="torso" pos="0 0 0.3">
<inertial pos="0 0 0" mass="5.0"
diaginertia="0.030 0.128 0.110"/>
<geom name="torso_geom" type="box"
size="0.25 0.12 0.06"
rgba="0.9 0.2 0.2 1.0"
friction="0.8 0.1 0.01"/>
</body>
</worldbody>
</mujoco>保存为 torso.xml，用 MuJoCo 打开。你应该能看到一个红色长方体，悬浮在半空，然后自由落体落到地面上。
3.5 知识结构总览
下面这张图，把躯干建模的核心知识点串起来了：
3.6 调试小技巧
模型写好了，怎么验证对不对？我分享几个经验：
- 看落地方向：躯干应该平稳落地，不会翻转。如果翻转，检查惯性矩是否合理。
- 看穿透：躯干不能陷入地面。如果陷进去，检查摩擦系数或地面 geom 的 size。
- 看颜色：确保 rgba 的 alpha 值是 1.0，否则躯干会半透明，看不清。