Genesis物理引擎中的实体属性设置与随机化技术解析

Genesis作为一款先进的物理仿真引擎，在机器人强化学习训练中扮演着重要角色。本文将深入探讨Genesis中实体物理属性的设置方法及其在领域随机化(DR)中的应用实践。

物理属性设置的核心接口

Genesis提供了丰富的API来设置各类物理属性，主要分为三大类：

1. 关节(Dofs)属性设置

   • 摩擦力设置：通过set_friction接口调整关节摩擦系数
   • 电机转子参数：包括电机转子的惯量等参数设置

2. 刚体链接(Link)属性设置

   • 质量设置：set_mass接口可直接修改刚体质量
   • 质心调整：通过set_links_COM_shift接口改变质心位置
   • 惯性参数：支持对刚体惯性矩阵的修改

3. 几何体(Geom)属性设置

   • 摩擦系数：set_friction接口可设置接触面摩擦
   • 弹性恢复：支持设置碰撞恢复系数(弹性)

领域随机化的实现方法

在强化学习训练中，领域随机化是提高策略鲁棒性的关键技术。Genesis通过以下方式支持DR：

1. 批量环境参数随机化

   • 支持同时设置多个环境的物理参数
   • 可对质量、摩擦等参数进行独立随机化

2. 外部力/力矩施加 最新版本增加了apply_external_force_torque接口，可在训练中模拟各种扰动情况

3. 稳定性考量 虽然支持广泛的参数修改，但需要注意某些极端参数组合可能导致仿真不稳定

高级应用技巧

1. 参数初始化策略

   • 建议在环境创建时进行主要参数随机化
   • 训练过程中可适当调整部分参数

2. 性能优化建议

   • 对于不常修改的参数，可使用非批量模式提升性能
   • 频繁修改的参数建议使用批量模式

3. 参数范围选择

   • 摩擦系数通常在0.1-1.5之间
   • 质量随机化建议不超过初始值的±50%
   • 弹性系数一般控制在0-0.8范围内

Genesis的这些功能为机器人强化学习训练提供了强大的仿真支持，开发者可以根据具体需求灵活组合这些接口，构建出更加鲁棒的控制策略。