論文の概要: Smoothly Differentiable and Efficiently Vectorizable Contact Manifold Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.20304v1
• Date: Mon, 23 Feb 2026 19:34:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.655619
• Title: Smoothly Differentiable and Efficiently Vectorizable Contact Manifold Generation
• Title（参考訳）: Smoothly Differentiable and Efficiently Vectorizable Contact Manifold Generation
• Authors: Onur Beker, Andreas René Geist, Anselm Paulus, Nico Gürtler, Ji Shi, Sylvain Calinon, Georg Martius,
• Abstract要約: 既存の微分可能シミュレーションフレームワークが直面する重要なボトルネックは、接触多様体の生成である。 このボトルネックに寄与する主な要因は、一般的なロボットシミュレータの関連ルーチンがベクター化や微分可能性のために設計されていないことである。 これらの目標を念頭においてゼロから設計されたフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.9796391255775
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating rigid-body dynamics with contact in a fast, massively vectorizable, and smoothly differentiable manner is highly desirable in robotics. An important bottleneck faced by existing differentiable simulation frameworks is contact manifold generation: representing the volume of intersection between two colliding geometries via a discrete set of properly distributed contact points. A major factor contributing to this bottleneck is that the related routines of commonly used robotics simulators were not designed with vectorization and differentiability as a primary concern, and thus rely on logic and control flow that hinder these goals. We instead propose a framework designed from the ground up with these goals in mind, by trying to strike a middle ground between: i) convex primitive based approaches used by common robotics simulators (efficient but not differentiable), and ii) mollified vertex-face and edge-edge unsigned distance-based approaches used by barrier methods (differentiable but inefficient). Concretely, we propose: i) a representative set of smooth analytical signed distance primitives to implement vertex-face collisions, and ii) a novel differentiable edge-edge collision routine that can provide signed distances and signed contact normals. The proposed framework is evaluated via a set of didactic experiments and benchmarked against the collision detection routine of the well-established Mujoco XLA framework, where we observe a significant speedup. Supplementary videos can be found at https://github.com/bekeronur/contax, where a reference implementation in JAX will also be made available at the conclusion of the review process.
• Abstract（参考訳）: 高速で、非常にベクトル化可能で、スムーズな微分可能な方法で接触を伴う剛体力学をシミュレーションすることは、ロボット工学において非常に望ましい。 既存の微分可能シミュレーションフレームワークが直面する重要なボトルネックは、接触多様体の生成である。 このボトルネックに寄与する主な要因は、一般的なロボットシミュレーターの関連するルーチンがベクトル化と微分可能性に第一の関心事として設計されておらず、したがってこれらの目標を妨げている論理と制御フローに依存していることである。 代わりに、これらの目標を念頭に置いてゼロから設計されたフレームワークを提案します。 一 一般的なロボティクスシミュレーターで用いられる凸原始的アプローチ(効率性はあるが差別性がない)及び 二 バリア法(微分可能であるが、非効率)で用いられる軟化頂点面及び辺縁未符号距離に基づくアプローチ 具体的には,以下のことを提案する。 一 頂点面衝突を行うための円滑な解析的符号付き距離プリミティブの代表的な集合 二 符号付き距離及び符号付き接触正常度を提供することができる新規な識別可能なエッジエッジ衝突ルーチン 提案するフレームワークは,一連のドクティック実験により評価され,確立された Mujoco XLA フレームワークの衝突検出ルーチンに対してベンチマークを行い,その速度向上について検討した。 追加のビデオはhttps://github.com/bekeronur/contaxで見ることができる。

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