技术

NDEM 引擎。

一个 GPU 原生的实时颗粒离散元引擎:速度足以支撑大规模训练,并为控制策略向真实作业环境迁移提供物理仿真基础。

时间步长
约为工程级 DEM 的 100 倍
计算后端
NVIDIA Warp
设计目标
并行强化学习
耦合
NVIDIA Newton
01 — 实时,且忠实于物料

离散单元法(DEM)能够忠实刻画颗粒物理,但工程级 DEM 速度很慢。以铁矿粉仿真为例,典型时间步长约为 1×10⁻⁶ 秒,每仿真一秒的挖掘过程都要计算好几个小时。在这样的速度下,闭环策略训练根本无从谈起。

NDEM 能在约 1×10⁻⁴ 秒的时间步长下稳定运行,时间步长约为传统工程级 DEM 的 100 倍,而且不会发散;从自由流动的谷物到具有黏聚性的矿石,都能再现颗粒运动与相互作用。这正是“研究上的新奇尝试”与“可用于训练的引擎”之间的区别。

~100×
时间步长相对工程级 DEM 的倍数。典型铁矿粉仿真:1×10⁻⁶ 秒 → 1×10⁻⁴ 秒。
02 — 为机器人学习而生

从第一天起就面向强化学习工作流设计。

它不是事后才接入训练循环的求解器,整个架构正是围绕大规模并行吞吐来构建的。

面向并行强化学习

无界面批量仿真,设计目标是直接接入大规模强化学习训练循环。

域随机化

在设计上允许在不同环境之间随机化物料参数(摩擦、黏聚力、粒径分布),以实现稳健的 Sim-to-Real 迁移。

大规模并行

架构的设计目标是扩展到数千个并行颗粒环境,并以快于实时的速度运行。

确定性回放

设计上支持精确复现每一次 rollout,这对调试策略和验证结果至关重要。

03 — NVIDIA 技术栈

面向 NVIDIA 机器人生态的一流颗粒求解器。

NDEM 基于 Warp 构建并与 Newton 耦合,这是进入 Isaac Lab 和 Isaac Sim 的原生路径,而机器人团队本来就在这些平台上训练。

VeloxSim Tech 是 NVIDIA 初创加速计划(NVIDIA Inception)成员
第 1 层
NVIDIA Warp

GPU 原生内核。NDEM 直接基于 Warp 编写,因此运行在机器人学习工作负载本来所在的平台上。

第 2 层
Newton

我们已经演示了与 Newton 的 Featherstone 求解器的双向耦合:机械臂在颗粒介质中挖掘,力在两个方向上相互传递。

第 3 层
Isaac Sim / Lab

将 NDEM 作为一流颗粒求解器贡献到 NVIDIA 机器人学习生态的原生路径。

04 — 物料与数字孪生

真实的物料,真实的几何。

深厚的物料标定经验

我们在 DEM 与散料领域有二十年现场工作经验,一直用实测现场数据标定颗粒物料。我们希望与合作伙伴和客户一起,把这些经验沉淀为经过验证的物料数据库,详见下方路线图。

基于 CAD 的数字孪生

直接用 CAD 建模真实的地形、爆堆或铲斗几何,也就是机器人实际要面对的作业现场,而不是简化的替代模型。

路线图
现在

NDEM 已演示与 Newton 的 Featherstone 求解器双向耦合:机器人在颗粒介质中挖掘。

下一步

发布引擎基准测试,并推出集成在 Newton + Isaac Lab 中的 NDEM 求解器(测试版)。

之后

开展首个机器人客户试点,与合作伙伴和客户逐个现场共建经过标定的物料数据库。

想把颗粒仿真引入您的机器人技术栈?

无论是强化学习训练环境、数字孪生,还是 Newton / Isaac Sim 集成,告诉我们您在建模什么,我们会帮您把 NDEM 接入您的工作流程。