机器人仿真器原理浅析-物理引擎(MuJoCo)

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MuJoCo(Multi-Joint Dynamics with Contact)，基于广义坐标(Generalized Coordinates)、利用递归算法计算机器人动力学状态，基于速度相关(Velocity-Stepping)算法仿真连接点力。

MuJoCo特性

传统基于笛卡尔坐标的物理引擎(ODE、PhysX、Bullet等)在仿真人形机器人等多关节系统时，准确度与效率都不高；在应用线性互补问题(LCP，Linear Complementarity Problem)计算连接动力学(Contact Dynamics)时，需手动调节及很小的时间步长(time-steps)来获得稳定的移动。

基于广义坐标的物理引擎(SD/FAST、OpenSim)或者忽略连接力，或者利用弹簧阻尼(Spring Damper)方法导致碰撞变成重合(Large Penetration)或使得连接过于刚性(Stiff Dynamics)。

MuJoCo改进了这些问题，同时，集成了很多仿真可能不需要却便于实际应用的特性。比方，可基于共享内存或分布架构等并行计算不同的状态及控制量；可进行逆向运动学计算以便分析记录的数据或需计算力矩的应用；可对执行器动力学(液压、气压动力，生物肌肉等)建模；可利用整个计算流程或选择部分流程进行目标计算；模型支持XML格式及C++ API形式等。

动力学解算

基于微分形式的机器人连续时间的运动动力学等式。