RFUniverse: A Multiphysics Simulation Platform for Embodied AI

要約

マルチフィジックス現象、つまり物理法則のさまざまな側面が関与する結合効果は、現実世界に広く浸透しており、日常の家事を行うときによく遭遇します。
人間の労働者を支援したり代替しようとするインテリジェントエージェントは、家事の現場でそのような現象に対処する方法を学ぶ必要があるだろう。
エージェントにそのような能力を持たせるために、研究コミュニティは、これらのインテリジェント エージェントのトレーニング プロセスのテストベッドとして機能し、マルチフィジックス カップリング効果をサポートする機能を備えたシミュレーション環境を必要としています。
マルチフィジックスシミュレーション用の成熟したシミュレーションソフトウェアの多くは工業生産に採用されていますが、そのような技術はロボット学習や身体化されたAI研究には適用されていません。
このギャップを埋めるために、RFUniverse という名前の新しいシミュレーション環境を提案します。
このシミュレータは、剛体および多体ダイナミクスを計算できるだけでなく、空気と固体の相互作用、流体と固体の相互作用、熱伝達など、日常生活で一般的に観察されるマルチフィジックス連成効果も計算できます。
このシミュレーターのユニークなマルチフィジックス機能により、現実世界に展開する前に、シミュレーション環境でマルチフィジックス結合効果による複雑なダイナミクスを伴うタスクのベンチマークを行うことができます。
RFUniverse は、ユーザーがさまざまな方法で仮想世界と対話できるようにする複数のインターフェイスを提供します。これは、学習、計画、制御に役立ち、不可欠です。
強化学習を使用して、食べ物を切る、水を押す、タオルをつかむなどの 3 つのタスクをベンチマークします。
また、古典的な計画管理パラダイムを使用してバター プッシングを評価します。
このシミュレータは、マルチフィジックス カップリング効果の計算という観点から物理シミュレーションを強化します。

要約(オリジナル)

Multiphysics phenomena, the coupling effects involving different aspects of physics laws, are pervasive in the real world and can often be encountered when performing everyday household tasks. Intelligent agents which seek to assist or replace human laborers will need to learn to cope with such phenomena in household task settings. To equip the agents with such kind of abilities, the research community needs a simulation environment, which will have the capability to serve as the testbed for the training process of these intelligent agents, to have the ability to support multiphysics coupling effects. Though many mature simulation software for multiphysics simulation have been adopted in industrial production, such techniques have not been applied to robot learning or embodied AI research. To bridge the gap, we propose a novel simulation environment named RFUniverse. This simulator can not only compute rigid and multi-body dynamics, but also multiphysics coupling effects commonly observed in daily life, such as air-solid interaction, fluid-solid interaction, and heat transfer. Because of the unique multiphysics capacities of this simulator, we can benchmark tasks that involve complex dynamics due to multiphysics coupling effects in a simulation environment before deploying to the real world. RFUniverse provides multiple interfaces to let the users interact with the virtual world in various ways, which is helpful and essential for learning, planning, and control. We benchmark three tasks with reinforcement learning, including food cutting, water pushing, and towel catching. We also evaluate butter pushing with a classic planning-control paradigm. This simulator offers an enhancement of physics simulation in terms of the computation of multiphysics coupling effects.

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