传感器

传感器从场景中提取信息，而不改变场景的物理状态。它建模的是机器人控制视角下的板载设备：把它挂到某个连杆上，推进仿真，然后读回一个张量。Genesis World 内置了用于接触与力、惯性测量、测距、渲染、表面距离和温度的传感器。

挂载与读取模型

通过 scene.add_sensor() 创建传感器，并传入 gs.sensors 中的选项对象。该调用返回一个传感器句柄，你需要在每一步读取它。大多数传感器通过 entity_idx 和 link_idx_local 挂载到刚体连杆上；少数传感器是静态的，或绑定到整个实体。

import genesis as gs

gs.init(backend=gs.gpu)
scene = gs.Scene()
scene.add_entity(gs.morphs.Plane())
robot = scene.add_entity(gs.morphs.URDF(file="urdf/go2/urdf/go2.urdf"))

contact = scene.add_sensor(
    gs.sensors.Contact(
        entity_idx=robot.idx,
        link_idx_local=robot.get_link("FL_foot").idx_local,
        history_length=4,  # keep the last 4 snapshots; omit for the current one only
        draw_debug=True,
    )
)

scene.build(n_envs=16)
for _ in range(1000):
    scene.step()

    measured = contact.read()               # with imperfections, shape (16, 4, 1)
    ground_truth = contact.read_ground_truth()  # noiseless, same shape

每个传感器都提供两种读取方式：

• read() 返回测量值，其中已应用传感器的各种误差（延迟和抖动始终生效；噪声、偏置和漂移在传感器建模了它们时生效，正如 IMU 所做的那样）。

• read_ground_truth() 返回同样形状的无噪声值。

在一个步内读取是幂等的：在同一个控制循环时间步内调用两次会返回相同的值，因为该值在每个 scene.step() 中只计算一次。

在选项上设置 history_length=N 可以保留最近 N 个快照，它们沿一条插入在批次轴之后的新轴堆叠（索引 0 是当前步）。每个快照都保留捕获时所处的误差状态，因此带延迟的读取在物理上仍然自洽。

并行与异构环境

传感器可以跨并行环境运行。返回的张量带有一个前导批次轴，写作 ([n_envs,] ...)：当场景以多个环境构建时存在 [n_envs,] 这一维，否则不存在。上面的示例读到的形状是 (16, 4, 1)：16 个环境、4 个历史步、1 个接触单元。

若用于高吞吐训练或日志记录，可以用 scene.read_sensors() 一次读取某一类的所有传感器（或使用 entity.read_sensors() 将范围限定在一个实体内）。每个调用返回一个 dict，以传感器类型标签 gs.sensors.types.<Name> 为键，映射到该类的一个批处理张量。最后一个轴是该类中每个传感器的扁平拼接；对于返回 NamedTuple 的传感器，各字段按字段顺序打包（一个 IMU 贡献 lin_acc + ang_vel + mag = 9 个标量）。只要该类中任一传感器创建时 history_length > 0，就会存在历史轴。

data = scene.read_sensors()  # dict[sensor-type tag, tensor]

# No history on the IMU class: shape ([n_envs,] n_imus * 9).
imu_batch = data[gs.sensors.types.IMU]

# history_length=4 on the Contact sensor above: shape ([n_envs,] 4, n_contacts).
contact_batch = data[gs.sensors.types.Contact]

传感器类型

每一类传感器都有自己的页面。按你需要测量的量来选择；传感器参考 列出了所有 read() 返回类型和形状。

页面	选项类（gs.sensors.*）	测量内容
IMU	IMU	线性加速度、角速度、磁场
接触与力传感器	Contact、ContactForce、JointTorque	接触状态、合力、关节作用力
触觉传感器	ContactProbe、ContactDepthProbe、KinematicTaxel、ElastomerTaxel、ProximityTaxel	每个探针的接触状态/深度，每个 taxel 的力/力矩与位移
光线投射传感器	Lidar（Raycaster 的别名）、DepthCamera	射线命中点与距离
相机传感器	RasterizerCameraOptions、RaytracerCameraOptions、BatchRendererCameraOptions	渲染出的 RGB 图像
表面距离	SurfaceDistanceProbe	探针到被跟踪网格表面的最近距离
温度网格	TemperatureGrid	体素网格中每个单元的温度

每种传感器的可运行示例都位于 examples/sensors/ 下。

单个传感器之外

记录数据 介绍如何在仿真运行过程中把传感器输出流式写入磁盘，自定义传感器 介绍每个传感器都经历的逐步流水线，以及如何添加未内置的传感器类型。