Physics simulation for contact-rich robotics is often bottlenecked by contact resolution: mainstream engines enforce non-penetration and Coulomb friction via complementarity constraints or constrained optimization, requiring per-step iterative solves whose cost grows superlinearly with contact density. We present ComFree-Sim, a GPU-parallelized analytical contact physics engine built on complementarity-free contact modeling. ComFree-Sim computes contact impulses in closed form via an impedance-style prediction--correction update in the dual cone of Coulomb friction. Contact computation decouples across contact pairs and becomes separable across cone facets, mapping naturally to GPU kernels and yielding near-linear runtime scaling with the number of contacts. We further extend the formulation to a unified 6D contact model capturing tangential, torsional, and rolling friction, and introduce a practical dual-cone impedance heuristic. ComFree-Sim is implemented in Warp and exposed through a MuJoCo-compatible interface as a drop-in backend alternative to MuJoCo Warp (MJWarp). Experiments benchmark penetration, friction behaviors, stability, and simulation runtime scaling against MJWarp, demonstrating near-linear scaling and 2--3 times higher throughput in dense contact scenes with comparable physical fidelity. We deploy ComFree-Sim in real-time MPC for in-hand dexterous manipulation on a real-world multi-fingered LEAP hand and in dynamics-aware motion retargeting, demonstrating that low-latency simulation yields higher closed-loop success rates and enables practical high-frequency control in contact-rich tasks.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
《动手学深度学习》(Dive into Deep Learning)PyTorch实现
专知会员服务
121+阅读 · 2019年12月31日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
懂一点物理的人工智能
PaperWeekly
14+阅读 · 2019年12月5日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
《动手学深度学习》(Dive into Deep Learning)PyTorch实现
专知会员服务
121+阅读 · 2019年12月31日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员