從復刻魔術開始,RoboMirage打開了機器人仿真的新世界
在具身智能的發展路徑中,如何獲得海量且高質量的數據是行業繞不開的核心問題。
如果說大語言模型依賴于互聯網規模的語料庫,那么具身智能的成長同樣需要規?;慕换ソ涷灐,F實中,收集這些數據的代價極高:機械臂等硬件部署成本高,單臺投入就需數萬元,且難以規模化;數據采集環節依賴經驗豐富的數采員且耗時漫長。而在仿真環境中,智能體則可以以更低成本、更高效率進行無限次試錯,從而快速積累大規模交互經驗。
正因如此,過去幾年中,仿真器已經成為具身智能發展的重要支撐工具,也催生出一批優秀的開源與商業化平臺。它們讓機器人學、強化學習和智能體研究得以快速推進,奠定了行業的基礎。
但隨著研究不斷深入,行業對于數據提出了更高要求:更高的物理精度,以保證數據與現實世界的貼合度;更豐富的交互類型,覆蓋剛體、軟體、流體等復雜場景;更強的擴展性與穩定性,既支持科研中的微觀動力學細節,也能滿足產業應用的大規模仿真需求。
在這樣的背景下,RoboScience 從零到一自研了面向具身智能的高精度通用物理仿真平臺 「RoboMirage」。
核心特性
「RoboMirage」具有以下核心特性:
1. 全物體類型兼容的可擴展接觸建模框架
支持剛體、1D/2D/3D 可形變體、多關節結構及各種機器人末端執行器的多樣接觸,具備強耦合仿真能力,兼容未來可微仿真與高精度訓練需求,且允許用戶自定義擴展功能,為多樣化場景提供靈活適配的底層架構。
2. 高精度的多體動力學仿真能力
高精度、無穿透且時間一致性的接觸力仿真,支持剛體、軟體及復雜接觸的強耦合動力學模擬(如復雜布料與機器人末端執行器的強耦合互動),可捕捉動靜摩擦、細微力變化等微觀動力學細節,其精度遠超傳統動力學模擬器,尤其適配機器人領域的復雜仿真需求。
3. 工業級穩定算法保障
依托隱式積分,凸優化方法等嚴格數學理論準確求解介質力學問題,從算法層面確保仿真過程的穩定性與時間一致性,捕捉每一個動力學細節,徹底解決穿模問題,可滿足裝配、抓取等工業級任務對仿真可靠性的嚴苛要求,為復雜場景提供持續穩定的運行保障。
4. Pythonic 設計,簡單易用
框架設計注重用戶體驗,接口友好,易于上手,方便開發者快速集成與定制,助力高效仿真開發。
5. 先進的 GPU 驅動異構加速技術
充分利用 GPU 大規模并行計算能力,結合數據導向編程,實現工業級精度下的高性能快速仿真,顯著優于傳統有限元分析及現有機器人仿真平臺。
魔術場景
為了更直觀地展示「RoboMirage」的強大能力,先來看看幾個經典的魔術場景:
金屬環懸掛在細繩上端,松開手指讓它自由下落卻又穩穩懸停;兩根橡皮筋分別被雙手兩指撐起后交錯,左右摩擦后一拉實現穿越;將紙牌分成兩疊,手指發力使其從兩側依次均勻從中間落下…… 這些看似神奇的瞬間,實際上蘊含著物理世界中最微妙的力與平衡法則。
正是 RoboScience 的仿真物理平臺「RoboMirage」,以高精度仿真技術復刻了魔術世界中這些復雜精妙的 Magic Moment。依托精準計算模型與百微米級控制能力,它將現實中的細微互動轉化為可計算的物理過程,重新拓展了仿真技術的邊界。
首先看經典魔術明日環(Tomorrow Ring):「RoboMirage」可模擬金屬環與柔性繩索間復雜的接觸纏繞,其中涉及摩擦滑動與剛柔體耦合,這要求引擎穩定處理動態接觸,避免了穿?;蚪馑闶 ?/span>
橡皮筋穿越魔術的仿真難點則在于兩個彈性體的相互纏繞、拉伸與形變,需精準模擬其粘滯阻尼、張力變化及自碰撞特性。
而實現對洗撲克牌仿真的核心挑戰是,模擬多張紙牌以極小時間步交錯插入時的接觸力與摩擦細節,關鍵在于維持接觸連續性、防止穿透。
至于抽桌布魔術的仿真則需高精度捕捉布料瞬時滑動,以及布料移除瞬間物體的摩擦慣性與受力響應,同時兼顧快速拉拽的非平衡動態與上方物體的穩定性模擬。
需要強調的是,雖然「RoboMirage」是 RoboScience 打通 Sim-to-Real 路徑的核心基礎設施,但它并不構成 RoboScience 數據生態的全部。
除了仿真生成的大量訓練與驗證樣本外,RoboScience 的研發與驗證流程還融合了來自互聯網語料與知識庫、結構化技術文檔、說明書(產品手冊、CAD、規格表等)等以及少量真機實驗的多模態傳感數據與操作日志(力、位姿、觸覺、視頻等)。這些現實世界與文本類數據為仿真結果提供驗證依據,幫助微調感知與策略模型,增加語義約束,并構建真實場景的基線測試。
換言之,RoboScience 既擁有高精度的仿真 “基座”,又具備多源數據支撐的研發與驗證體系 —— 二者協同作用,有效縮小 Sim-to-Real Gap,加速算法向現實環境的穩健遷移與規?;涞?。
家具拼裝
此外,RoboScience 目前還完成了迄今最復雜、精度最高、步驟最多的具身操作任務 —— 家具拼裝。
模型讀取說明書后即可啟動拼裝:深度理解零件結構邏輯,實現多部件的檢測、感知、插拔與旋轉配合,還能自主分解多步驟任務,完成多關節雙臂協同運動。
依托自適應插接路徑規劃和精細接觸力調控策略,系統成功實現了高精度、高穩定性的拼裝過程,無論是在零部件定位還是微小運動控制上均表現出卓越的能力。通過實時獲取插接產生的反饋力,模型還能動態調整操作策略。
即便拼裝過程中遭用戶拆解干擾,模型仍能自動恢復狀態,接續完成后續拼裝步驟。通過該框架,系統可以用標準化方法分析不同場景下的物理接觸,例如機器人抓取物體時的力反饋、變形預測或運動規劃,無需為每種對象或機器人單獨開發算法。
結語
通過高精度仿真引擎與多源數據體系的協同,RoboScience 不僅在高復雜度具身操作任務(如全自動拼裝家具)中實現了前所未有的穩定性與精確度,也為更廣泛的現實應用建立了堅實技術基座。
接下來,RoboScience 將持續突破仿真精度、泛化能力與真實交互的一體化邊界,讓機器人能夠在更多元、更開放的場景中自主感知、推理與執行任務。
RoboScience 相信,這一技術路線將加速具身智能跨越從實驗室到現實世界的鴻溝,并催生全新的人機協作模式 —— 讓智能機器人真正成為人類生活與產業中值得信賴的伙伴與助手。