Camino: GPU-симуляция физики твердых тел со сложными кинематическими связями

Мы представляем Kamino, решатель физических задач на основе графического процессора для массово-параллельного моделирования гетерогенных сильно связанных механических систем. Реализованный на Python с использованием NVIDIA Warp и интегрированный в фреймворк Newton, он позволяет применять методы, основанные на данных, такие как крупномасштабное обучение с подкреплением, к сложным роботизированным системам, которые демонстрируют сильно связанные кинематические и динамические ограничения, такие как кинематические петли. Последние часто обходятся путем аппроксимации топологии системы кинематическим деревом и включения явных ограничений замыкания петель или так называемых имитирующих шарниров. Kamino стремится облегчить эту задачу, изначально поддерживая такие типы связей. Более того, Kamino поддерживает гетерогенные миры, позволяя проводить пакетное моделирование структурно разнообразных роботов на одном графическом процессоре. В его основе лежит современный алгоритм оптимизации с ограничениями, основанный на ADMM, который вычисляет силы ограничений путем решения задачи прямой динамики жесткого многозвенного механизма с ограничениями, представленной в виде нелинейной задачи дополнительности. Это приводит к высокоточным симуляциям, которые позволяют решать задачи динамики контакта без использования приближенных моделей, упрощающих или выпуклых. Мы демонстрируем обучение стратегии обучения с подкреплением на двуногом роботе с шестью вложенными кинематическими петлями, генерируя осуществимую стратегию ходьбы при моделировании 4096 параллельных сред на одном графическом процессоре. Ссылка на публикацию: https://kamino.disneyresearch.com