Newton

Newton#

Newton 是 Warp 原生后端，可在不安装 Isaac Sim 的情况下运行。它在 Isaac Lab 中支持多个求解器系列。使用 NewtonCfg 配置后端，并通过其 solver_cfg 字段选择求解器配置。

任务和组件支持范围取决于具体任务。当前可用预设请查看任务的 --help 和环境目录；存在某个求解器配置，并不意味着任务支持它。调整新资产或任务之前，请先阅读为 Newton MJWarp 准备资产。

求解器选项#

下列链接介绍 Isaac Lab 配置和工作流程。求解器公式、功能支持及接触模型，请查阅 Newton 的求解器指南及其链接的求解器参考。配置字段和默认值仍以自动生成的 Isaac Lab API 为准。

Isaac Lab 配置	工作流程
`MJWarpSolverCfg`	MJWarp 调优：主要经过验证的求解器路径
`KaminoPADMMSolverCfg` 和 `KaminoDVISolverCfg`	Kamino 调优：处于 beta 阶段的 Kamino 路径
`VBDSolverCfg`	VBD 求解器：布料、软体和耦合场景
`MPMSolverCfg`	隐式 MPM 介绍集成方式，MPM 求解器介绍参数调整

其他求解器配置包括 XPBDSolverCfg 和 FeatherstoneSolverCfg 。评估任务特有的预设时，请查阅它们的自动生成 API 参考和 Newton 求解器指南。

访问原生接口#

基本概念#

Newton 后端通过 isaaclab_newton.physics.NewtonManager 暴露引擎持有的 Model 、 State 、 Control 和可选的 Contacts 对象。它们的 Warp 数组就是引擎实时数据，而非读取到单独的各资源视图缓冲区中的副本。模型持有结构、静态数组和标签，状态持有随仿真演化的数组，控制对象持有驱动输入。接触对象是可选的，取决于当前求解器和碰撞路径。

生命周期前提#

在仿真上下文初始化物理后端并构建模型之后，才能访问 Newton 数据。模型重建后，应将现有对象视为失效，并在 Isaac Lab 重新初始化仿真后重新获取。此 API 面向能够承担必要生命周期管理和同步责任的代码。

复用 Isaac Lab 持有的访问对象#

通过管理器访问器获取当前 Newton 对象：

from isaaclab_newton.physics import NewtonManager

model = NewtonManager.get_model()
state = NewtonManager.get_state_0()
control = NewtonManager.get_control()
contacts = NewtonManager.get_contacts()

body_poses = state.body_q
joint_forces = control.joint_f

isaaclab_newton.physics.NewtonManager.get_model() 返回当前 Newton 物理模型；Newton 后端尚未构建模型时返回 None。可视化器用于渲染的模型不会通过此接口返回。本节的写入语义仅适用于 Newton 作为当前物理后端并管理权威物理状态的情况。

Isaac Lab 使用 Newton 后端的资源暴露同一种通用 newton.selection.ArticulationView 选择辅助对象。例如，复用关节体的根选择，而不是再次构建相同选择：

robot = scene["robot"]
selection = robot.root_view
joint_positions = selection.get_dof_positions(state)

Newton 对 Isaac Lab 关节体、刚体对象、刚体对象集合和线缆使用这一通用的基于标签的选择方式。它是模型索引上的选择辅助对象，不是各资源专用的类型化存储。

创建底层访问#

持有匹配模型的代码，可以根据模型和标签模式构建自己的选择：

from newton.selection import ArticulationView

selection = ArticulationView(
    model,
    pattern="/World/envs/env_*/Robot",
)

读写语义#

选择对象既提供类型化便捷方法，也提供以字符串为键的通用 get_attribute() 和 set_attribute() 方法。通用方法暴露没有专门选择方法的引擎属性。如果希望写入保持显式，应先克隆选定的值，再进行修改：

import warp as wp
from newton import ModelFlags
from isaaclab_newton.physics import NewtonManager

rolling_friction = wp.clone(
    selection.get_attribute("shape_material_mu_rolling", model)
)
# Modify rolling_friction with a Warp kernel before writing it back.
selection.set_attribute(
    "shape_material_mu_rolling",
    model,
    rolling_friction,
)
NewtonManager.add_model_change(ModelFlags.SHAPE_PROPERTIES)

字符串指定的是 Newton 模型属性，不是 Isaac Lab 字段。本例使用滚动摩擦，因为它没有专门的选择方法。根据修改的属性，使用适当的标志通知管理器；其他模型写入可能需要不同标志。如果状态写入改变广义坐标，则需要通过 NewtonManager.invalidate_fk() 和 NewtonManager.forward() 同步正向运动学。

所有权、同步与失效#

直接写入会绕过 Isaac Lab 缓存，以及形状与顺序验证。部分 Newton 求解器会交换当前与下一状态缓冲区，因此后续步中需要当前实际状态时，应重新调用 isaaclab_newton.physics.NewtonManager.get_state_0() 。选择对象描述模型索引，所以可以跨状态缓冲区交换继续使用，但模型重建后必须重新创建。广义坐标和最大坐标的约定仍以具体求解器为准。