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Genesis URDF 凸分解教程：非凸网格碰撞提速指南

【免费下载链接】genesis-worldSimulation platform for general-purpose robotics & embodied AI learning.项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/genesi/genesis-world

把带凹陷的非凸网格直接加进场景，碰撞检测会变慢，接触也容易漂。Genesis 凸分解的思路，是把网格换成一组凸块的碰撞体，刚体求解器按凸块算碰撞，开销随之变小。本文走读它的生成流水线，给出最小示例和调参建议。

凸分解是什么：几个凸块拼出不规则物体

先打个比方。把一块不规则的石头，想象成用几块楔子加几块砖拼出来，每一块都是凸体。凸体没有凹陷，体内任意两点的连线都还在体内。碰撞检测只要比较这些简单表面。凸分解做的就是这种近似：用少数凸块逼近原形状。

为什么物理引擎需要凸？凸体之间的距离和相交都有成熟高效算法，几个凸块之间的碰撞检查，比一整张稠密网格便宜得多。URDF 里的视觉网格往往细节很多，直接拿来算碰撞很浪费。Genesis 把展示网格和碰撞网格分开管理。碰撞网格是仿真里真正参与碰撞检测的那份网格，通常比展示网格粗糙。加载文件实体时它会先检查：已是水密的凸网格，直接用；接近凸的，取凸包（包住网格的最小凸体）；差距大的，拆成多个凸块。

🔧 碰撞网格生成三步走

1. 网格预处理：先简化再谈分解

加载 URDF、MJCF 或 OBJ 时，Genesis 先判断网格是不是成品：水密、法线一致、凸，三个条件都满足就直接跳过。否则先做简化。开关decimate在convexify开启时默认为 True，目标面数decimate_face_num默认 500，decimate_aggressiveness在 0 到 8 之间控制简化力度。面数降下来，后面的凸包和分解都快。

2. 凸包生成：误差够小就只取凸包

核心逻辑在 genesis/utils/mesh.py 的postprocess_collision_geoms。它先算出网格的凸包，再比较凸包体积与原网格体积的相对差。差值低于decompose_object_error_threshold（默认 0.15），直接采用凸包。超过阈值，才调用 coacd 这个分解库，把网格拆成多个凸块，每块独立参与碰撞。机器人实体走decompose_robot_error_threshold，默认无穷大，也就是默认不分解。

gs.morphs.URDF( file="arm.urdf", convexify=True, # 开启凸分解 decompose_object_error_threshold=0.15, # 体积误差低于 15% 直接取凸包 coacd_options=gs.options.CoacdOptions(),# coacd 分解算法参数 )

3. 缓存与集成：同一资产只算一次

分解是加载阶段最贵的步骤，Genesis 用两层缓存避免重复计算。磁盘层：convex_decompose把顶点按网格尺度归一化后作为缓存键，结果存进本地 .cvx 文件。换个 scale 加载同一资产，直接命中缓存再缩放回来。内存层：_COLLISION_GEOMS_CACHE上限 512 MiB，场景里放几十个同款物体，几何也只算一次，实体间共享。处理完的一组凸块随后交给刚体求解器，进入宽相与窄相碰撞检测。想直观看效果，加实体时传vis_mode="collision"，视口会显示凸块碰撞体而非外观网格。

🚀 最小可运行示例：四步跑通凸分解

下面这段代码改自 examples/rigid/convex_decomposition.py：加载非凸坦克网格，显示它被分解后的碰撞体。把backend=gs.cpu换成gs.gpu即可在 GPU 上跑。

import genesis as gs gs.init(backend=gs.cpu, precision="32") scene = gs.Scene(rigid_options=gs.options.RigidOptions(dt=0.01), show_viewer=True) scene.add_entity( gs.morphs.Mesh(file="meshes/tank.obj", scale=5.0, fixed=True, euler=(90, 0, 0)), vis_mode="collision", # 显示分解出的碰撞体 ) scene.build() for _ in range(1000): scene.step()

⚙️ 需要调的参数与常见坑

什么时候该关掉凸分解

凹得很深的 C 形件，凸包误差必然大，分解件数也会膨胀。这类形状可以设convexify=False，Genesis 会先做水密化再走网格 SDF 的非凸路径，参考 examples/rigid/nonconvex_mesh.py。全部选项文档见 genesis/options/morphs.py，可复现示例见 examples/rigid/convex_decomposition.py。

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