实时颗粒物理，眼见为实。
下面每段视频都出自 VeloxSim 的求解器：机器人相关的演示使用 NDEM，散料流动和验证算例使用我们的开源 DEM 和 PBF 代码。每段视频都标注了所用的求解器。
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闭环铲装
控制 四台轮式装载机在约一百万个颗粒中同时铲装，比较四种控制方案。监测铲斗油缸受力、在负载升高时放缓收斗的控制器，与调校到相当水平的固定动作方案相比，装载量多 11%，能耗少 31%。以上均为仿真结果。
- 02
挖掘：
铲斗与 物料 相互作用 整台液压挖掘机与约 63 万个颗粒双向耦合，仿真输出油缸压力、铲斗受力与力矩、回转扭矩和装载量。演示中的机器由预设动作或键盘操作驱动；物料未标定，数值仅供参考。
- 03
GPU NDEM：
实时 颗粒 计算 求解器基于 NVIDIA Warp 在 GPU 上运行，只计算机器附近和仍在运动的颗粒，其余颗粒休眠。粮仓机器人演示在单块 RTX 5090 上实时运行 160 万颗粒；在 170 万颗粒的大型地形上约为三分之一实时，这是目前规模范围的上限。
- 04
机器人
集成： Warp、 Newton 与 Isaac Sim 各项集成的进展如下。
- 已实现 NDEM 的 GPU 内核直接基于 NVIDIA Warp 编写。
- 已演示 在 Isaac Sim 中渲染，并支持键盘实时操作。
- 已演示 与 Newton 双向耦合；装载机演示中整机由 Newton + MuJoCo-Warp 驱动。
- 已演示 由 ROS 2 控制回路驱动的巡检车在 NDEM 颗粒地面上行驶。
- 开发中 集成到 Newton 与 Isaac Lab 的 NDEM 求解器（测试版）。
全部演示
NDEM 挖掘机整臂 — 完整挖掘循环
一套完整的挖掘机工作装置（动臂、斗杆和带齿铲斗）在 90,000 个颗粒中完成挖掘、提升、回转和卸料的完整循环。每个连杆都通过 NDEM 求解器与物料双向耦合；后面几个仅含铲斗的演示把同一场景简化，专门考察物料模型。
NDEM 挖掘机整臂 — 颗粒尺度特写
同一段 90,000 颗粒的挖掘过程，换成紧贴铲斗的第二机位。在这个距离上可以看清单个颗粒：物料在切削刃周围剪切，被压实装进铲斗，卸料时又散开成自由飞行的颗粒。
NDEM 挖掘机铲斗 — 黏性物料
挖掘机铲斗在开启黏聚力的 100,000 个颗粒中作业。物料能保持开挖面，并成团脱落，就像潮湿的矿石或黏土在铲斗下的表现。
NDEM 挖掘机铲斗 — 自由流动物料
同一场景关闭黏聚力。料床坍塌变平，绕着铲斗流动，而不是保持开挖面。几何和机器人完全相同，唯一改变的是物料模型。
NDEM 液压挖掘机 — 预设动作挖掘循环
一台完整的液压挖掘机按预设动作完成两个挖掘循环，与约 63 万个 80 mm 颗粒双向耦合。右侧曲线均由仿真计算得出：油缸压力、铲斗受力与力矩、回转扭矩和装载量。
NDEM 液压挖掘机 — 键盘实时操作
同一台挖掘机和料坑，在 Isaac Sim 中用键盘实时操作。这段视频主要展示仿真可以实时运行：627,912 个 80 mm 颗粒双向耦合，屏幕读数约为 1.00 倍实时。
NDEM 闭环铲装：四种控制方案
四台轮式装载机在约一百万个颗粒中同时铲装，各自使用不同的控制器。通过监测铲斗油缸受力并适时放缓收斗，与调校到相当水平的固定动作方案相比，多装了 11% 的物料，能耗却降低了 31%。
NDEM 无尽矿山，边开边生成
VeloxSim 仅凭一个随机种子，就能即时生成露天矿和一条无尽的运输道路。矿用卡车载着逐颗仿真的 87 吨岩石驶出矿坑，行驶 26.7 公里后在路边卸料场卸料，物理计算与场景流式加载在单块 GPU 上以约实时的速度一起运行。
NDEM 粮仓机器人在 28° 料堆上实时作业
一台粮仓机器人在由 160 万颗粒组成的 28° 料堆上爬坡、横穿和下坡，螺旋推进器以 300 rpm 旋转，把谷物向坡下抛出。它在单块 RTX 5090 上实时运行，因为求解器只在谷物运动的地方工作。
NDEM 颗粒介质中的自主铲取
刚性铲斗挖掘松散物料，通过 NDEM 接触求解器双向耦合，这正是自主装载机必须学会的相互作用。
NDEM 大规模地形上的车辆
一辆轮式车辆驶过由 170 万颗粒组成的料床，任意时刻约有 29 万个颗粒处于活跃状态。在这个规模下，求解器以约三分之一实时的速度运行，处于当前规模范围的上限。
NDEM 可变形地形上的车辆
轮式车辆穿越颗粒料床：车轮会下陷、打滑并推起物料，就像机器人在真实地面上行驶时一样。
NDEM 油棕种植园中的巡检车
一台巡检车在虚拟油棕种植园中巡查，由 ROS 2 控制回路驱动，通过仿真激光雷达感知障碍物，并记录沿途经过的果串。地面由 NDEM 求解的密实颗粒构成，车轮会在上面留下车辙。
DEM 料斗实时卸料
超过 50,000 个颗粒通过料斗实时卸料，呈现整体流、结拱和鼠洞现象，使用我们的开源 DEM 求解器计算。
DEM 旋转滚筒混合
旋转滚筒中的颗粒混合与离析，这是用于标定黏聚力、摩擦和流态行为的经典 DEM 算例。
PBF 颗粒溃坝
用我们的开源 PBF 求解器计算颗粒柱坍塌。这是一个标准验证算例，其流动距离和最终形态与物理实验吻合。
您的机器人团队在做颗粒仿真吗？
如果您正在开发挖掘、装载或搬运散料的机器人，欢迎发给我们一个几何模型或作业场景。我们会用 NDEM 为您展示仿真结果：实时运行，并可按真实物料标定。