drake-atlas 固定版本源码入口#

Course text is primarily Chinese, with English terminology and summaries. The original content is preserved.

阅读基线：1e1466ba466e7ce8fa9fcca4e086ce1383e5427d。以下入口已核对官方 Git 树与文件内容身份；不是全仓审查或运行验收记录。

本阶段先理解引擎架构、建模、步进、控制、接触/求解、传感器/渲染、性能与扩展。独立实验、基准、训练和评分暂不开展，后续复用 DexLab。

源码文件	阅读目的
multibody/plant/multibody_plant.h	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
multibody/plant/multibody_plant_config.h	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
multibody/plant/multibody_plant.cc	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
multibody/plant/compliant_contact_manager.cc	区分接触几何、接触律与数值近似
multibody/plant/contact_model_doxygen.h	区分接触几何、接触律与数值近似
multibody/contact_solvers/sap/sap_solver.h	识别算法、输入状态、配置与限制
systems/framework/context.h	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
systems/framework/diagram.h	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
systems/analysis/simulator.h	追踪构建、步进、数据更新与生命周期
geometry/scene_graph.h	追踪构建、步进、数据更新与生命周期
multibody/parsing/parser.h	核对对象职责、数据布局、参数与版本约定
geometry/meshcat_visualizer.h	区分传感数据、可视化与物理状态

E1：模型、状态与时间的追踪入口#

专题：模型与坐标 → 状态与时间。下表补充本次实际引用的固定文件；对应行号在专题就近标注，Python 签名与源码核对范围见验收记录。

文件	E1 阅读重点
bindings/pydrake/math/math_py_monolith.cc	RigidTransform 平移构造与数学操作
bindings/pydrake/multibody/math_py.cc	SpatialVelocity 的 w/v 参数
bindings/pydrake/multibody/parsing_py.cc	Parser 原生 Python 重载与严格模式
bindings/pydrake/multibody/plant_py.cc	构造器显式 time_step、getter 引用/副本、free-body 参数
bindings/pydrake/systems/framework_py_semantics.cc	Context.Clone Python 绑定
bindings/pydrake/systems/framework_py_systems.cc	System.SetDefaultContext 与子 Context Python 入口
common/value.h	abstract value 的复制/Clone 语义与外部资源边界
math/rigid_transform.h	X_AB、点/方向变换、RPY 与四元数入口
multibody/math/spatial_force.h	力矩/力排列与参考点
multibody/math/spatial_velocity.h	角/线速度排列、measured/expressed frame、参考点 Shift
multibody/parsing/package_map.h	本地包映射、资源 URL 与远程资源边界
multibody/tree/joint.h	position_start 与 velocity_start 分别位于 q 和 v
multibody/tree/multibody_tree.cc	free-body setter 实际转交 mobilizer 的路径
multibody/tree/quaternion_floating_joint.h	q/v 布局、parent/child frame 与速度表达
multibody/tree/spatial_inertia.h	中心惯量、UnitInertia、平行轴、有效性
systems/analysis/integrator_base.h	连续误差控制、fixed-step 与事件边界
systems/framework/context_base.h	System 与 Context 树的一一对应、Clone 根条件
systems/framework/diagram_builder.h	Build 的单次使用与系统所有权
systems/framework/system.cc	SetDefaultContext 实际重置的字段
systems/framework/system.h	子 Context 获取、默认状态及输入复制 API

E2：驱动、机器人与任务接口#

专题：驱动与机器人 → 任务接口。原生输入到输出/事件的引用范围见正文及E2 验证，本次新增以下固定文件。

文件	E2 阅读目的
bindings/pydrake/multibody/inverse_kinematics_py.cc	Python IK Context 重载与位置约束参数
bindings/pydrake/systems/controllers_py.cc	PID 的 Python 参数和端口名
bindings/pydrake/systems/framework_py_values.cc	BasicVector 副本与数值访问
bindings/pydrake/systems/primitives_py.cc	Saturation 与 ZeroOrderHold Python 参数
multibody/inverse_kinematics/add_multibody_plant_constraints.h	关节/四元数/闭链等约束及硬软距离区别
multibody/inverse_kinematics/differential_inverse_kinematics.h	经典微分 IK 的 N(q)、速度/加速度限制和 stuck
multibody/inverse_kinematics/differential_inverse_kinematics_system.h	Systems 微分 IK 的端口与 v=qdot 限制
multibody/inverse_kinematics/inverse_kinematics.cc	IK 模型约束装配与关闭 joint-limit 的实际范围
multibody/inverse_kinematics/inverse_kinematics.h	IK 约束、Context 所有权/修改与碰撞前置条件
multibody/parsing/detail_urdf_parser.cc	URDF transmission 与 actuator 的创建
multibody/plant/externally_applied_spatial_force.h	作用点在 B 表达、空间力在 world 表达
multibody/plant/sap_driver.cc	PD + 前馈联合限额、SAP 净驱动读回
multibody/tree/joint_actuator.cc	增益有限性、非负约束与关闭 controller
multibody/tree/joint_actuator.h	actuator 输入位置、限额、增益与公开适用模式
solvers/mathematical_program.h	IK 二次代价、初值接口
solvers/mathematical_program_result.h	优化结果成功状态、解与约束诊断
systems/controllers/inverse_dynamics.h	inverse dynamics 力项和重力补偿
systems/controllers/inverse_dynamics_controller.h	加速度反馈、完全驱动假设和模型参数 Context
systems/controllers/pid_controller.h	PID 状态、维度、反馈与投影
systems/framework/input_port.h	Eval、FixValue 的覆盖与复制
systems/framework/leaf_system.h	离散 State、周期事件和输出依赖声明
systems/primitives/saturation.h	逐元素限额与 direct feedthrough
systems/primitives/zero_order_hold.h	保持状态、首次采样及初始化
bindings/pydrake/trajectories_py.cc	三次轨迹 Python 重载与参数
common/trajectories/piecewise_polynomial.h	三次路径插值、样本列和端点导数
systems/primitives/trajectory_source.cc	Context 时间求值、堆叠顺序及区间外导数
systems/primitives/trajectory_source.h	轨迹输出阶数与 System 所有权

E3：接触、求解与力观测#

阅读链：材料与几何 → 求解与时间 → 力与采样。已存在的 Plant/SapDriver/SAP 参数源码继续复用；新增入口如下。

固定源文件	本轮核对目的
bindings/pydrake/geometry/geometry_py_scene_graph.cc	Python surface/normal/inspector 字段
geometry/collision_filter_manager.h	候选对、固有排除与模型/Context manager 生命周期
geometry/proximity_properties.h	材料属性与 rigid/compliant hydroelastic 构造参数
geometry/query_object.h	hydro 支持对、网格、fallback 与 scalar 边界
geometry/query_results/contact_surface.h	surface 身份、world 网格与弹性压力场
geometry/query_results/penetration_as_point_pair.h	见证点、穿透与 B→A 法向
multibody/contact_solvers/contact_solver_results.h	内部力/速度/广义量，核对 ft 遗留注释
multibody/contact_solvers/sap/contact_problem_graph.h	clique、cluster 和参与图的范围
multibody/contact_solvers/sap/sap_contact_problem.h	线性化动量、A、v* 与 clique
multibody/contact_solvers/sap/sap_friction_cone_constraint.cc	R、near-rigid 下界及摩擦锥投影
multibody/contact_solvers/sap/sap_friction_cone_constraint.h	线性柔顺、relaxation time 与正则化
multibody/contact_solvers/sap/sap_hunt_crossley_constraint.cc	Similar/Lagged 的 n0、z、cost 与 impulse
multibody/contact_solvers/sap/sap_hunt_crossley_constraint.h	Hunt–Crossley 近似与参数量纲
multibody/contact_solvers/sap/sap_model.cc	cost/gradient/Hessian、负平方根缩放
multibody/contact_solvers/sap/sap_solver.cc	Newton/线搜索、实际终止与 AutoDiff 隐函数路径
multibody/plant/contact_properties.cc	刚度/耗散/relaxation time/动态摩擦的实际组合
multibody/plant/contact_results.h	point/hydro/deformable 结果集合
multibody/plant/coulomb_friction.h	静态与动态摩擦的调和平均
multibody/plant/discrete_update_manager.cc	接触装配、面心求积、力读回与 q 更新
multibody/plant/hydroelastic_contact_info.h	A 侧 centroid wrench 与 surface 所有权
multibody/plant/hydroelastic_traction_calculator.cc	连续 hydro traction、atan 摩擦与面积积分
multibody/plant/point_pair_contact_info.h	B 侧力、点、分离与 slip speed
bindings/pydrake/geometry/geometry_py_common.cc	Python 材料/geometry property 接口
bindings/pydrake/geometry/geometry_py_hydro.cc	Python hydroelastic 属性重载

E4：传感器、渲染与时间合同#

固定版本下的相机、图像绑定、时间事件、理想惯性和显示链；文档已交付、原生运行未执行。复用前期 QueryObject/SceneGraph、MultibodyPlant、SpatialForce 和 ZeroOrderHold 声明文件。新增引用如下：

固定文件	阅读目的
bindings/pydrake/geometry/geometry_py_render.cc	camera、VTK 参数和 factory Python 绑定
bindings/pydrake/systems/sensors_py_accelerometer.cc	重力默认和缺失 AddToDiagram 绑定
bindings/pydrake/systems/sensors_py_gyroscope.cc	gyro Python 端口与 helper 边界
bindings/pydrake/systems/sensors_py_image.cc	HWC NumPy 视图和引用所有权
bindings/pydrake/systems/sensors_py_rgbd.cc	相机和内参 Python 重载
geometry/geometry_state.cc	camera world pose、按 renderer_name 分派与 viewpoint 更新
geometry/meshcat.h	服务、线程、Flush 和 StaticHtml 的边界
geometry/meshcat_visualizer.cc	publish/初始化事件及录制实现
geometry/meshcat_visualizer_params.h	publish period、role、prefix 与 hydro 网格
geometry/query_object.cc	渲染前更新 pose/configuration 和分派
geometry/render/render_camera.h	光学 pose、clipping 与有效深度区间
geometry/render/render_engine.h	渲染输出与 label 注册合同
geometry/render/render_label.h	label 语义、保留值与用户映射
geometry/render_vtk/render_engine_vtk_params.cc	平台默认与不支持 backend 回落
geometry/render_vtk/render_engine_vtk_params.h	VTK backend 字段和显示限制
multibody/math/spatial_acceleration.h	刚性安装点的空间加速度平移
perception/depth_image_to_point_cloud.cc	反投影、列序、float32 和无效值实现
perception/depth_image_to_point_cloud.h	类型、scale、可选 pose 与无效点合同
systems/primitives/zero_order_hold.cc	向量/abstract 状态与更新事件
systems/sensors/accelerometer.cc	加速度平移、减重力及 C++ 接线
systems/sensors/accelerometer.h	比力、body/frame 与默认重力
systems/sensors/camera_config.h	renderer 类型与配置身份
systems/sensors/camera_config_functions.cc	连续/Async 分支与 LCM publish offset
systems/sensors/camera_info.cc	内参验证与 FOV 转换
systems/sensors/camera_info.h	针孔、像素中心、光学坐标
systems/sensors/gyroscope.cc	旋转表达及端口依赖
systems/sensors/gyroscope.h	角速度定义、安装方向和理想模型
systems/sensors/image.cc	32F/16U 单位、截断与无效值转换
systems/sensors/image.h	像素存储、尺寸和 resize
systems/sensors/pixel_types.h	各像素类型与哨兵常量
systems/sensors/rgbd_sensor.cc	参数、渲染调用、pose 与 image_time
systems/sensors/rgbd_sensor.h	frame、图像端口及构造合同
systems/sensors/rgbd_sensor_async.cc	worker 捕获、几何版本、future 和输出
systems/sensors/rgbd_sensor_async.h	capture/output 时序、参数和线程限制
systems/sensors/rgbd_sensor_discrete.cc	ZOH 接线与 image_time 导出差异
systems/sensors/rgbd_sensor_discrete.h	离散相机声明与更新时间
systems/sensors/rotary_encoders.cc	offset、floor 量化与参数
systems/sensors/rotary_encoders.h	rad、选择/量化、采样边界
systems/sensors/sim_rgbd_sensor.cc	连续 sensor 与消息发布原生接线

E5：环境隔离、随机化与数据所有权#

固定源码下从 Context/Simulator 到学习端口、随机事件、记录器与回放的完整链。复用既有 simulator.h、context.h、leaf_system.h、framework_py_semantics.cc、primitives_py.cc 等登记；只完成源码与静态验收，未运行批量、学习或数据回放。新增引用如下：

固定文件	阅读目的
bindings/pydrake/common/default_scalars_pybind.h	double 引用与其他标量复制策略
bindings/pydrake/gym/_drake_gym_env.py	原生学习端口、step 异常与 reset/handler/render 差异
bindings/pydrake/systems/analysis_py.cc	Simulator Context 共享、GIL 与串行 MonteCarlo
common/parallelism.h	线程配置、默认串行和最大值锁存
common/random.h	MT19937 RNG、复制与原生分布单位
common/trajectories/discrete_time_trajectory.h	离散时刻定义域、容差和 ZOH 语义
multibody/tree/revolute_joint.h	原生关节角随机分布
multibody/tree/rigid_body.h	Context 质量/COM/空间惯量参数
systems/analysis/monte_carlo.cc	主线程初始化、worker 推进和索引结果
systems/analysis/monte_carlo.h	factory/output、RNG snapshot 与并行合同
systems/analysis/simulator.cc	时间回退校验、Context 替换与统计重置实现
systems/framework/context_base.cc	根 Context clone 与依赖指针修复
systems/primitives/random_source.cc	离散/abstract RNG 状态、事件和随机输入接线
systems/primitives/random_source.h	实例 seed、固定 seed 与采样保持
systems/primitives/vector_log.cc	Reserve、扩容与样本追加
systems/primitives/vector_log.h	矩阵方向、容量、Clear 和时间值限制
systems/primitives/vector_log_sink.cc	nothing_ticket 缓存、发布事件与时间戳
systems/primitives/vector_log_sink.h	logger trigger、根/子 Context 与日志非状态性
bindings/pydrake/common/module_py.cc	Python RNG 构造与分布枚举
common/trajectories/piecewise_polynomial.cc	ZOH 忽略末样本、value 时间 clamp 的实际实现

E6：原生扩展、标量与特色能力#

专题：System 扩展 → 标量与可微限制 → 优化/FEM/综合源码链。复用既有 Plant、SceneGraph/QueryObject、SAP、LeafSystem、System、Python Systems/Plant 绑定；下表为本轮新增固定文件。只有源码与静态验收，没有 AD、优化或柔性体运行。

固定文件	阅读目的
bindings/pydrake/autodiffutils/autodiffutils_py_everything.cc	AD 播种、值与梯度提取的原生 Python 绑定
bindings/pydrake/multibody/fem_py.cc	FEM 材料枚举与配置的实际 Python setter/getter
bindings/pydrake/systems/scalar_conversion.py	TemplateSystem 构造、copy 和 converter 注册契约
common/ad/auto_diff.h	当前 Drake AD 的数值、动态偏导和常量语义
common/autodiff.h	AutoDiffXd 当前别名身份
geometry/optimization/graph_of_convex_sets.h	GCS 凸松弛、rounding 及最优性边界
math/autodiff.h	导数播种顺序和矩阵展开
multibody/fem/damping_model.cc	下游 Rayleigh damping 实际入参非负检查
multibody/fem/damping_model.h	质量/刚度阻尼、单位和模态阻尼比
multibody/fem/deformable_body_config.h	本构、默认参数及 damping setter 旧值检查差异
multibody/mpm/BUILD.bazel	内部 MPM 目标可见性及尚待公开的集成边界
multibody/mpm/mpm_model.h	内部 MPM 状态、backward-Euler 能量与对象归属
multibody/plant/deformable_driver.cc	free FEM、Schur complement 与接触后状态恢复
multibody/plant/deformable_model.cc	double/discrete/SAP 约束与柔性时间积分
multibody/plant/deformable_model.h	注册、节点状态矩阵、约束与空模型标量转换
multibody/plant/propeller.h	原生推力/反扭矩模型、端口与无状态边界
multibody/plant/wing.h	平板气水翼系数、空间力输入输出及单位
multibody/tree/deformable_body.cc	FEM 单元、本构和离散 q/v/a 状态装配
multibody/tree/force_density_field.h	体积力场的 Context 资源及参考体积重力
multibody/tree/force_element.h	刚体力、能量、功率与 scalar clone 扩展责任
planning/trajectory_optimization/direct_collocation.cc	连续状态和 abstract 输入的实际拒绝点
planning/trajectory_optimization/direct_collocation.h	配点假设、AutoDiff 与 Context/输入生命周期
planning/trajectory_optimization/direct_transcription.h	单周期离散或 Forward Euler 连续路径
planning/trajectory_optimization/kinematic_trajectory_optimization.h	B-spline 路径、时长与 qdot 约定
solvers/mathematical_program_doxygen.h	优化程序对象与问题结构
solvers/solve.h	MathematicalProgram 求解后端分派
solvers/solver_interface.h	available/enabled/问题属性与解成功的区别
systems/framework/diagram.cc	整图 scalar converter 能力交集
systems/framework/scalar_conversion_traits.h	有向转换支持和丢失标量信息的边界
systems/framework/system_scalar_conversion_doxygen.h	System 转换、Context 复制和独立播种顺序
systems/primitives/multilayer_perceptron.h	原生网络 Context 参数与解析 backprop

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