Pinocchio项目中BuildReducedModel函数导致GeometryObject父帧变更问题分析

问题背景

在机器人动力学仿真库Pinocchio中，开发者发现当调用BuildReducedModel函数构建简化模型时，几何对象(GeometryObject)的父帧(parentFrame)属性会被错误地修改为一个不存在的帧。这个问题会影响模型的正确性和后续的仿真计算。

技术细节

BuildReducedModel函数的主要功能是根据指定的关节锁定列表和初始配置，从完整模型生成一个简化模型。在这个过程中，函数需要处理模型的各种属性，包括几何对象的父帧信息。

问题的核心在于，当创建简化模型时，函数没有正确处理几何对象与其父帧之间的对应关系。具体表现为：

1. 原始模型中的几何对象具有正确的父帧引用
2. 经过BuildReducedModel处理后，简化模型中的几何对象父帧被错误地修改
3. 修改后的父帧在模型中并不存在，导致后续操作可能出现问题

问题复现

通过以下Python代码可以复现该问题：

import pinocchio as pin
import numpy as np

# 加载UR5机器人模型
model, _, visual_model = pin.buildModelsFromUrdf(urdf_filename, mesh_dir)

# 定义要锁定的关节列表
jointsToLock = ['wrist_1_joint', 'wrist_2_joint', 'wrist_3_joint']
jointsToLockIDs = [model.getJointId(jn) for jn in jointsToLock]

# 构建简化模型
model_reduced, visual_model_reduced = pin.buildReducedModel(
    model, visual_model, jointsToLockIDs, initialJointConfig)

# 验证父帧是否保持一致
assert(visual_model.geometryObjects[-2].parentFrame == 
       visual_model_reduced.geometryObjects[-2].parentFrame)

解决方案

该问题已在Pinocchio项目的修复版本中得到解决。修复的核心思路是：

1. 在构建简化模型时，正确维护几何对象与父帧的映射关系
2. 确保简化过程中不会破坏原有的帧引用结构
3. 保持原始模型和简化模型之间几何对象属性的正确对应

影响范围

该问题主要影响以下场景：

1. 使用BuildReducedModel创建简化模型的用户
2. 依赖于几何对象父帧信息的后续计算
3. 需要保持原始模型和简化模型一致性的应用场景

最佳实践

为避免类似问题，建议开发者在处理模型简化时：

1. 仔细检查简化前后模型属性的变化
2. 验证关键引用关系的正确性
3. 对于重要的几何属性，添加必要的断言检查

Pinocchio项目团队已将该修复纳入主分支，建议用户更新到最新版本以获得正确的行为。