刚体约束#
约束（constraint）把两个刚性连杆联系在一起，让求解器维持它们之间的某种几何关系：点重合、相对位姿固定，或关节值耦合。大多数约束在模型文件中一次性声明，并在整个仿真过程中保持有效。其中一种——weld 约束——可以在仿真运行期间添加和删除，因此吸盘夹爪能够抓起物体再把它放开。
完整的可运行示例是 examples/rigid/suction_cup.py：一台 Franka 机械臂伸向立方体，把它焊接到手上，抬起并移动，然后释放。
运行时的 weld 约束#
weld 约束把两个连杆钉在一起，使它们的相对位姿冻结在你添加约束那一瞬间的取值上：全部六个自由度，平移和旋转都包括在内。它就是用来模拟吸盘或磁性夹爪的那种可开关约束：末端执行器够到物体时接合它，松手时删除它。
该 API 位于刚体求解器上，而不是实体上，因为 weld 耦合的是分属两个不同实体的连杆。在场景构建完成后通过 scene.sim.rigid_solver 访问：
rigid = scene.sim.rigid_solver
link_cube = cube.get_link("box_baselink").idx
link_franka = franka.get_link("hand").idx
rigid.add_weld_constraint(link_cube, link_franka)
参数是全局连杆索引（整数），而不是连杆或实体句柄。用 entity.get_link(name).idx 可以从连杆取得索引。两个连杆的先后顺序无关紧要。
删除约束即可释放物体：
rigid.delete_weld_constraint(link_cube, link_franka)
传入你焊接时用的那两个连杆索引。一旦释放，物体重新受接触和重力的作用，因此除非有东西支撑，否则它会掉下来。
Note
weld 不会让两个连杆瞬间吸附在一起，所以要在焊接之前把末端执行器移动到与物体接触的位置，否则物体会以约束接合时的偏移量悬在空中。
应用于部分环境#
在 并行仿真 中，两个调用都接受 envs_idx 参数，用来选择 weld 作用于哪些环境。省略它则作用于所有环境：
scene.build(n_envs=4)
rigid.add_weld_constraint(link_cube, link_franka, envs_idx=(0, 1, 2))
rigid.delete_weld_constraint(link_cube, link_franka, envs_idx=(0, 1))
两个连杆索引在各个环境之间是相同的；不同的只是环境的选择。
为动态约束预留额度#
运行时的 weld 从一个在场景构建之前就确定好大小的固定池中分配。这个池容纳 max_dynamic_constraints 个 weld（默认 8），在 gs.options.RigidOptions 上设置：
scene = gs.Scene(
rigid_options=gs.options.RigidOptions(max_dynamic_constraints=16),
)
Warning
池已满时再添加 weld 不会有任何效果：求解器会记录一条警告并忽略该请求，而不是抛出异常。如果夹爪悄无声息地抓不住物体，请检查是否释放了过期的 weld，以及 max_dynamic_constraints 是否足以容纳同时持有的数量。
查询活动的 weld#
get_weld_constraints 以按字段为键的张量字典返回当前活动的 weld。link_a 和 link_b 保存被焊接的连杆索引；force 保存约束力。每一项都按环境批处理，形状为 (n_envs, n_welds_max, ...)：
welds = rigid.get_weld_constraints() # dict with keys "link_a", "link_b", "force"
传入 to_torch=False 得到 NumPy 数组，或传入 as_tensor=False 得到逐环境的元组，而不是填充过的批次。
约束类型#
Genesis World 支持四种等式约束。weld 和 screw 是你在运行时添加的，connect 和 joint 则来自模型中的 <equality> 块——当 Genesis World 加载 MJCF 或 URDF 时读取它。
类型 |
约束内容 |
声明位置 |
运行时 API |
|---|---|---|---|
Connect |
每个连杆上的一个点重合（3 个自由度），相当于球关节。 |
MJCF |
— |
Weld |
相对位姿完全固定（6 个自由度）。 |
MJCF，或 |
|
Screw |
相对运动被限制为绕第一根连杆某根轴的螺旋运动（5 个自由度），可选行程限制和干摩擦。 |
|
|
Joint |
一个关节的值按多项式与另一个关节的值关联；当模型只指定单个关节时，则保持在一个恒定偏移上。 |
MJCF、URDF |
— |
add_screw_constraint 接受第一根连杆自身坐标系中的轴，以及以米为单位的每整圈行程 pitch。pitch 为 0 得到旋转运动，为无穷大得到移动（prismatic）运动。约束生效期间两个连杆不再相互碰撞，并且在 requires_grad=True 时暂不支持：
rigid.add_screw_constraint(link_bolt, link_nut, axis=(0.0, 0.0, 1.0), pitch=0.003, limit=(-0.02, 0.0))
connect 或 joint 约束随其所属模型一起进入仿真。没有运行时 API 可以添加或删除它；请改为编辑模型文件的 equality 段。