MuJoCo与MJX物理引擎在3.1.4/3.1.5版本中的碰撞检测问题分析

问题背景

MuJoCo作为一款先进的物理仿真引擎，其MJX实现是基于JAX的加速版本。在最新发布的3.1.4和3.1.5版本中，用户发现了一个有趣的物理仿真不一致问题：MJX实现会错误地报告两个明显分离的几何体之间存在碰撞，而原生MuJoCo实现则表现正常。

问题现象

在测试场景中，我们设置了一个简单的物理环境：

1. 底部有一个静态的平面几何体（尺寸0.2×0.2×0.01）
2. 上方有一个可移动的盒子几何体（尺寸0.002×0.03×0.01），通过滑动关节控制其水平移动
3. 两个几何体之间有明显的垂直间距（0.1米）

当使用控制器使上方盒子从左向右移动时，MJX错误地检测到了碰撞事件，而原生MuJoCo则正确地报告没有碰撞发生。这个问题仅在3.1.4和3.1.5版本中出现，在3.1.3版本中不存在。

技术分析

这个问题特别值得关注，因为它涉及到物理引擎最核心的碰撞检测系统。碰撞检测的准确性直接影响到仿真的可信度。从现象来看：

1. 几何体间有明确的间距（0.1米），视觉上明显分离
2. 碰撞错误发生在约2秒的仿真时间后
3. 问题版本恰好是添加了condim支持和重构碰撞检测代码的版本

这表明问题很可能与碰撞检测算法的边界条件处理或数值精度有关。特别是在使用JAX进行加速计算时，可能某些数值处理方式导致了假阳性碰撞检测。

版本对比发现

进一步测试发现，在回退到3.1.3版本时，MJX会出现另一个相反的问题：当一个自由落体盒子落在平面上时，MJX实现会导致盒子出现不自然的弹跳，而原生MuJoCo和3.1.4/3.1.5版本的MJX则表现正常。

这个对比表明：

1. 3.1.3版本的MJX在接触处理上存在不足
2. 3.1.4/3.1.5版本修复了接触问题，但引入了新的碰撞检测问题
3. 碰撞检测系统的改进需要同时考虑这两个方面的问题

对开发者的建议

1. 在开发物理仿真应用时，建议对关键物理交互进行跨版本验证
2. 对于需要精确碰撞检测的场景，可以考虑暂时使用3.1.3版本
3. 关注官方修复更新，特别是碰撞检测系统的改进
4. 在测试用例中，建议同时包含分离物体和接触物体的测试场景

结论

物理引擎的碰撞检测系统是极其复杂的，特别是在追求高性能的同时保持准确性。MuJoCo团队已经确认了这个问题并承诺将很快发布修复。对于用户来说，理解这些问题的本质有助于更好地使用仿真工具，并在遇到类似问题时能够快速定位和解决。