仿真失败根因图谱#

TL;DR#

DexLab 目前最稳定的经验不是“哪个引擎更好”，而是：找到最早偏离预期的那一层，不要把最后一帧的现象当根因。 面包掉落前的法向载荷归零、布料穿桌后的任务失败、缩小步长后的指标变差，都是结果；根因可能更早出现在抓取几何、执行器预算、辅助约束、碰撞覆盖、接触定律、观测刷新或证据记录。

本页统一用五个问题复盘已有实验：现象 → 第一失效层 → 因果链 → 证据证明／未证明什么 → 下一次判因门槛。这里的“根因”只指现有证据能够定位到的最早一层；证据不足时保留 未唯一确定，成功或只做了准入检查的实验记为 未观察到可归因失败。

凡在本页单独列出、归类或用于支撑结论的失败 case，都应达到这一解释深度，而不是只给最终报错或末帧现象。物理对应准确时，再补一个日常直觉类比，并明确类比的边界；类比用于解释已经由测量和时间线支持的机制，不能反过来充当证据。简表只压缩展示，详细卡片、链接证据或 未唯一确定 状态必须保留判因边界。

七类第一失效层#

代码

第一失效层

判据

代表案例

P 策略／任务几何

抓取点、动作顺序、净空、目标或终止逻辑先错

在接触或求解异常前，动作已经把系统带入不可保持状态

RoboDojo 上缘浅夹持、邻片干涉

A 控制／执行器／辅助

力限额、控制状态或隐藏保持机制先决定结果

受力账本能由控制预算或额外约束闭合

0.2/0.4 N 指力不足、RSS latch

G 碰撞／几何离散

碰撞形状、网格、接触点或评分几何先失真

同一物理设置只改几何覆盖，失效边界改变

旧夹布三角形穿桌、圆柱表面细化

C 接触／材料／耦合

摩擦、法向响应、接触力矩、双向耦合或材料映射不满足任务

控制与几何有效，但所需的力／力矩方向或耦合不存在

Wuji 点接触缺抗扭、Genesis PBD 无切向保持

N 时间离散／求解停止／精度

步长、停止条件、残差或数值表示先违反门禁

固定模型与输入后，数值门禁或细化曲线拒绝结果

SuperDex 接触起始、部分斜面和夹持记录

O 观测／适配器／评分／证据

状态过期、字段映射、评分覆盖或记录一致性先失败

动力学结论依赖的输入或测量已经不可信

LIBERO 陈旧观测、AMP 记录器一致性、旧夹布评分

U 未唯一确定

现有记录只能缩小范围，不能区分多个机制

缺少受控 A/B、运行时读回或同相位比较

MJWarp 路径差异、部分多引擎斜面残差

分类允许“主因 + 放大器”。例如 RoboDojo layout 011 的主因是 P：上缘浅夹持，抬升加速度是放大器；缺少顺应性可能贡献，但当前只能记为待验证的 C，不能替代已证实的几何链。

已有实验覆盖总表#

15 个历史 demo#

实验

观察到的失败或边界

第一失效层

当前判因

apple-stem-grasp

历史十场景 MuJoCo 1/10、SuperDex 10/10；步长、摩擦、驱动和接触表示未匹配

U，候选为 C/G/控制配置

只能描述固定配置鲁棒性，不能从跨后端差异推出引擎根因；默认开发场景通过不等于历史队列已修复

banana-cut

三刀／四段机械分离通过，原始开发失败保留

未观察到可归因的发布失败

证明合成切割历史和机械分离，不证明真实香蕉力学

banana-force

64× 粒子工况 0.5 s 内未到达砧板接触相位，nRMSE 2.051

O：比较相位／时窗不对齐

先失败于“没有比较同一物理阶段”；不能用它证明细化不收敛或材料力错误

cloth-benchmark

7 配置／105 记录通过数不同，材料与接触假设未等效

U

可以保留各自协议结果，不能合并成引擎排名或共同材料失败

cloth-folding

旧记录 176/225 帧三角形穿桌；旧双手还失败于应变、释放和终态

O → G，随后是任务几何

顶点评分先漏检，独立三角形检查暴露真实穿桌；新 9 s 单手候选通过但不等于双手折叠完成

contact-benchmark

38 个早期开发实验 25 通过、13 失败；后续分解为几何、响应、迁移、卸载和数值门禁

G/C/N/U，按子协议判定

不存在一个“contact benchmark 根因”；见下方逐项卡片

cut-push

数值抖动、步长影响和材料差异保留；刀面推动对照可闭合

U（对未标定物性）

已证明位移来自刀面接触，不证明真实食材精度；成功记录不强行制造失败根因

cutting-refinement

细化记录通过机械检查

未观察到可归因失败

只支持既定合成机械检查，不是连续极限或真实材料收敛认证

libero-contact

原任务可成功，但 settling 后评测使用陈旧观测；物理诊断仅部分通过

O：状态刷新语义

一行刷新修复观测身份；没有证明策略成功率因此提高，也没有把其余接触失败归给 solver

physx-contact

接触报告 API 缺失由适配器补齐；15 个布料配置中 1 个表面穿越、4 个外力接口不支持

O/G/能力边界

原生基元通过只证明局部准入；接口不支持不是物理失败，表面穿越需单独几何诊断

rss-wiping

有 latch 3/3，通过；仅移除 latch 后 0/3

A：辅助保持依赖

任务成功依赖附加柔顺节点约束；无 latch 失败尚不能唯一归为接触 solver

tofu-comparison

历史两刀与当前刀推输入不同

O：协议不可直接比较

不能把作者末端初速度与当前刀面接触推动合成同一物理对照

tofu-cut

完整切割与未切／部分切负对照符合协议

未观察到可归因的发布失败

支持合成拓扑变化，不支持任意姿态切割或真实豆腐标定

tofu-knife-push

半步长、无推和材料对照保留；未完成真实材料精度判定

U（物性）

已闭合“谁推动了末块”，未闭合材料误差

tofu-scoring

默认与半步长保持底部连通，未切负例被拒绝

未观察到可归因失败

支持指定引导切口和连通性评分，不外推自由切割

8 项研究经验#

经验

第一失效层与因果链

结论边界

normal-response

MuJoCo 固定参数的质量迁移改变有效斜率；SuperDex／PhysX 部分工况先触发稳定性或惯量读回门禁：C/O

静态刚度匹配不代表动态材料等效；PhysX 惯量序列化修复后稳定性失败仍在

transient-cost

MuJoCo 高阻抗不匹配目标；SuperDex 的载荷相关阻尼在卸载产生瞬时拉力，缩步未消除：C，步长是 N 放大／诊断变量

27 次中 9 次联合通过、18 次失败；不能把脚本总耗时当 solver 排名

mass-size-transfer

三套固定映射不含质量／面积补偿，30 组联合目标 0/30：C：参数映射超出适用域

失败的是冻结映射，不是原生算法被证明错误；其他映射仍可能成立

physx-observation

原始适配器缺少或误分类接触／地面字段：O：适配器语义

适配修复只恢复可观测性，不自动把物理任务改为通过

pinch-load

低阻抗慢蠕滑、高阻抗改善；临界载荷有接触丢失／再碰撞；6 条记录因残差门禁无效：C + N

3/18 通过、9 个物理失败、6 个数值拒绝；残差下降不等于蠕滑消失

six-engine-incline

每个后端的接触表达、摩擦正则化、停止条件和数值精度不同：C/N/U

只能逐配置归因；分母和门禁不同，不生成总排名

framework-path

对齐 CPU 模型和核心后仍有 GPU 字段／轨迹差异：O/U

已缩小到框架路径与运行时字段，尚未唯一定位到某个核心算法

libero-workflow

settling 后未刷新 observation 先造成 4.481 mm 末端位姿和 12.143 mm 夹爪关节语义偏差：O

修复观测语义，不声称策略收益；1 ms 物理诊断 3/10 低于 2 ms 的 5/10，缩步不是自动修复

其余注册证据族#

这些队列不是新的独立任务目录，但同样属于历史实验账本。重复指向上表或下方卡片的 cloth-studio、cutting、force-limit、framework-mjwarp、genesis-cloth、libero、pinch-load 和 rss-wiping 不重复计数。

证据族

第一失效层

根因结论与边界

drake-contact-paths / drake-incline

C + U/N

kLagged 摩擦公式能重构额外切向支持，说明滑动偏差含接触近似机制；5 条微小冲量残差仍未唯一解释

elastic-impact

未观察到终态门禁失败

18/18 只证明有限终态检查；没有连续轨迹或真实材料参考时不外推碰撞精度

engine-qualification

O/G

版本与 API 准入通过不等于任务准入；MuJoCo 新版本布料样本仍出现桌面侵入，几何失败没有被“升级成功”覆盖

genesis-incline

C/N

接触表达、名义零摩擦下限和 CG 停止一致性共同影响结果；只能逐配置判因

impact-discrete

未观察到离散方程重构失败

54/54 与声明的离散更新一致；这不证明连续时间物理精确

impact-phase / impact-stiffness

G/N/C

接触到达相位、刚度与步长共同改变穿透；浮点边界拒绝保留，最细网格不作真值

incline-comparison / incline-diagnosis / incline-friction

C/U

同几何但接触模型不等效；单改 impratio 不能消除整套失败，软接触静漂和滑动误差仍在

mujoco-incline

C/N/U

elliptic 3/9、pyramidal 0/9 且有 6 条数值一致性拒绝；证明固定配置结果，不证明 MuJoCo 普遍失效

newton-incline / newton-xpbd

N/O；球—平面准入无失败

大量斜面正例先被 FP32 数值门禁拒绝，门禁不是严格误差上界；独立 XPBD 球—平面正／负对照通过

physx-incline

N/U

PGS/TGS 结果与 13 条数值拒绝并存；TGS 微小残差尚未唯一解释

superdex-incline

C/N

0.5 ms 静漂、摩擦正则化与 CG STOPPED 残差并存；BFGS/SR1 在 assembly=1 下实际等效 Newton，不作为独立算法归因

pinch-impulse

N + C

收紧停止容差使冲量残差下降，但蠕滑没有消失；数值闭合改善不等于保持机制修复

synthetic-tactile

A/O

重力补偿先掩盖真实支撑，导致端点误差；延长跟踪后的局部通过是控制修正，不是触觉传感真实性验证

unisim-contact-migration / unisim-reuse

O，适配范围内无新增根因

21 对原生／适配器重评分一致且保留低力失败；证明包装层语义，不创造新的 solver 能力或任务成功

studio / visual

不产生物理根因判定

复用已有轨迹和来源做展示；视觉一致不是新仿真运行或物理验收

后续新增入口#

实验

第一失效层

当前结论

Wuji 夹球

C：接触扳手不完备

点接触的纯力抓取映射秩为 5，不能抵抗绕夹持线的重力矩；提高法向力不会创造缺失力矩方向

RoboDojo layout 002

P/G：上缘浅夹持 + 邻片／货架净空不足

邻片冲量先放大转动，接触滚出上缘；不是漏发闭爪命令

RoboDojo layout 011

P：上缘浅夹持；抬升是放大器

面包先在夹爪平面内旋转、上缘余量缩小，之后法向冲量才塌缩；不是“载荷无故消失”

RoboDojo v67 s0/l025、s1/l026、s1/l049

P → U(A/C/N)：槽口卡滞后继续深压；逃逸内部归因未唯一确定

向下目标期间，观测关节 FK 的 TCP 反向上升 10.6–28.3 cm；证明仿真状态逃逸，不足以把全部能量唯一归给 solver

AMP 抬箱

O：记录器一致性资格失败

两个探针正常结束但记录前后状态差超限；不能据此判断 AMP 策略抬箱失败，完整回合未运行

接触丢失预测

O／模型目标

常速模型降低位置误差却漏报释放事件；低位姿误差不是接触事件预测能力

逐目录、逐后端的完整旧清单继续保留 RSS 50 个公开入口、全部证据目录和成功负对照；docs/evidence 根目录的 manifest、图表和版本附件归随其所属队列，不冒充独立实验。本页不把外部示例的 scoped pass 改写成 DexLab 的失败实验。

代表性根因卡片#

1. RoboDojo layout 011：为什么没有碰撞也会掉？#

  • 现象： step 188 双指法向冲量从约 0.25 N·s 降至 0.0019 N·s，随后自由落体；闭爪命令始终为 0。

  • 第一失效层：P，浅抓取几何。 step 186→188，面包相对腕部的平面内转角约 6.93°→12.45°，OBB 代理的上缘平均余量从 14.41→2.87 mm，然后接触几何消失。

  • 因果链： 上缘浅夹持 → 抬升阶段约 4.58 m/s² 向上加速度放大有效载荷 → 面包绕夹持线转动、接触滚向上缘 → 双指冲量塌缩 → 空夹爪继续闭合 → 面包下落并在 step 192 撞桌。

  • 证据证明： 转动和上缘余量丢失早于法向冲量塌缩；释放前没有邻片／货架冲量。

  • 证据未证明： 无完整切向冲量、运行时材质 pair 和原生碰撞网格，不能唯一拆分摩擦、刚性边缘、缺少顺应性与抬升加速度各自贡献，更不能宣称 PhysX solver 缺陷。

  • 下一门槛： 相同初态下冻结抓取深度，A/B 0.016 → 0.028 → 0.034 m；同时读回材质 pair、切向冲量和接触斑，再测顺应性模型。

完整视频与两例对照 · 派生时间线 JSON

2. Wuji：为什么夹得更紧仍会绕轴滑？#

  • 现象： v3 两个点接触在 4,000 个保持步中都存在，但球仍漂移，最大角速度约 29.336 rad/s。

  • 第一失效层：C，接触扳手空间缺一个方向。 纯法向／切向力构成的抓取映射秩为 5，原生接触绕法线力矩为零；球心相对夹持线的 0.310–0.985 mm 偏置产生绕夹持线重力矩。

  • 因果链： 质心偏置 → 需要绕夹持线的抗扭力矩 → 点接触模型不提供该方向 → 有接触、有法向力仍持续转动／漂移。

  • 受控证据： 只增加合成抗扭接触后，两秒最大位移 2.734→1.025 mm，角速度峰值 29.336→0.024992 rad/s。

  • 边界： 这证明当前夹具的接触模型机制，不证明真实指垫参数已标定，也不证明 solver 错误。

Wuji 报告

3. 0.4 N 夹持：为什么合理地失败？#

  • 现象： Genesis 0.2/0.4 N 每指力限额不能保持，0.8/10 N 可以。

  • 第一失效层：A，执行器力预算。 低限额时两指向上支持只有 0.2/0.4 N，剩余约 0.428/0.228 N 仍由桌面承担；0.8/10 N 时手指支持约 0.628 N，闭合物体约 0.628 N 重量。

  • 因果链： 指力上限 → 摩擦支持上限不足 → 桌面仍承载 → 抬升时物体未随夹爪离桌。

  • 边界： 这是物理上可解释的任务失败，不是数值 solver 缺陷；±2 mm 对照保持同一结论。

4. RSS 擦拭：为什么“成功”依赖隐藏保持？#

  • 现象： 原任务 3/3，通过；只移除 latch 后 0/3，清洁率约 95.47%→39.92%，即使接触力更高也会脱手。

  • 第一失效层：A，额外辅助约束。 latch 通过 pin_nodes + ride 提供约 4,000 N/m、20 N·s/m 的柔顺保持，不是纯摩擦夹持。

  • 因果链： latch 提供额外随手运动的支持 → 海绵持续留在指间 → 完成擦拭；移除后海绵离开夹爪 → 按压控制失败并提前结束。

  • 边界： 证明任务结论依赖辅助，不足以在无 latch 条件下唯一分离接触模型和 solver 贡献。

擦拭对照

5. 旧夹布：为什么任务评分通过却仍穿桌？#

  • 现象： 旧在线协议通过；独立检查发现 225 个保存帧中 176 帧有布料三角形内部穿过桌面，最大深度 3.00 mm。

  • 第一失效层：O，评分覆盖不足；暴露的物理失败层是 G。 顶点都在桌面上方并不保证三角形内部不穿过桌面。

  • 因果链： 只检查顶点 → 漏掉三角形—桌面相交 → 无效轨迹被记作通过 → 独立面片检查才恢复真实判定。

  • 边界： 修评分器不会修轨迹；新 9 s 单手候选通过也不替代旧双手折叠的应变、释放和终态失败。

6. Genesis PBD 布料：为什么重力补偿也夹不起来？#

  • 现象： 夹爪抬升 79.988 mm，布料最低高度仍约 4 mm，两个 ±3 mm 位置对照也失败。

  • 第一失效层：C，PBD—刚体接触保持／耦合不足。 官方路径中名义摩擦 0.01 与 5 的轨迹相同，布片以约 0.2 m/s 滑动 60 mm；动量响应还呈现一个 2 ms 步延迟。

  • 因果链： 缺少可观察的切向保持 → 指面不能传递抬升所需摩擦 → 重力补偿只修夹爪自身高度 → 布料仍留在桌面；同一步动量账本因延迟拒绝。

  • 边界： 证据定位到该版本的 legacy PBD／刚体路径，不外推 Genesis 所有柔性配置。

7. LIBERO：为什么任务能成功，记录仍不可信？#

  • 现象： 5 个零动作 settling 步之后，评测继续使用 settling 前 observation；末端位置已变化 4.481 mm，夹爪关节变化 12.143 mm。

  • 第一失效层：O，观测生命周期。 环境状态更新了，策略／评分输入没有刷新。

  • 因果链： reset observation → 额外 settling 改变状态 → observation 未重新获取 → 动作和诊断以过期状态开始。

  • 修复边界： 一行刷新恢复状态身份；尚未证明策略收益。把步长从 2 ms 改成 1 ms 后物理诊断反而从 5/10 降到 3/10且成本近翻倍，说明缩步不是替代归因。

LIBERO 报告

8. 质量／尺寸迁移：为什么名义点调好后 0/30？#

  • 现象： 三个冻结配置 × 十组质量／尺寸，原工程检查 1/30，瞬态目标 0/30，联合 0/30。

  • 第一失效层：C，参数映射没有表达质量和面积依赖。 候选直接复用名义点参数，未做质量／面积补偿。

  • 因果链： 名义点拟合 → 场景质量／尺寸改变 → 有效惯量、接触数或面积改变 → 同一原生参数不再对应同一合成 K/D 目标。

  • 边界： 否定的是这三套冻结映射的迁移能力，不是否定所有映射或引擎算法。

9. 接触瞬态与夹持蠕滑：为什么更多迭代／更小步长不够？#

  • 现象： SuperDex 接触起始的摩擦工况在 1→0.125 ms 下相邻网格差异不单调；收紧停止容差 100/10,000 倍后差异仍约 3.206 mm。MuJoCo 临界夹持的冲量残差随容差下降，但蠕滑不消失。

  • 第一失效层：C + N。 数值停止误差确实影响残差，但接触定律／阻抗仍决定蠕滑和卸载行为。

  • 因果链： 收紧容差 → 数值闭合改善；若物理模型仍产生载荷相关阻尼、软接触或不完备保持 → 任务漂移继续存在。

  • 边界： 最细网格不是真值；没有拟合收敛阶，也没有实测材料参考。

10. 香蕉 64×：为什么 RMSE 大不能叫“不收敛”？#

  • 现象： 细化工况 nRMSE 2.051，但 0.5 s 内粒子尚未触及砧板支撑。

  • 第一失效层：O，比较没有到达同一相位。 基准曲线已经经历支撑接触，细化曲线还处在不同阶段。

  • 因果链： 粒子细化改变到达时间／计算预算 → 固定时窗截到不同事件相位 → 直接曲线 RMSE 混合了相位差和力差。

  • 下一门槛： 先用接触事件对齐或延长到共同终止条件，再比较力—位移；当前不能声称收敛或不收敛。

香蕉测力

11. AMP：为什么程序跑完仍判失败？#

  • 现象： 两个 0.2 s 探针正常结束，但记录开关前后的状态一致性超限。

  • 第一失效层：O，记录器资格。 在证明记录无扰动前，录下的完整策略回合不能作为动力学证据。

  • 因果链： 启用记录 → 状态差异超过冻结阈值 → 记录路径未通过资格 → 停止后续三种子和无手接触负例。

  • 边界： 这是实验仪器失败，不是 AMP 抬箱策略失败；完整任务尚未执行。

AMP 记录器报告

12. RoboDojo v67：向下压为什么反而向上弹？#

  • 现象： 三个 case 的目标均为 z=0.924 m；动作后的 TCP 却到达 1.049–1.258 m，相对动作前上升 10.6–28.3 cm，并伴随 13.0–47.8 cm 三维目标误差。

  • 第一失效层：P，槽口卡滞后仍执行深位置目标。 s1/l026 与 s1/l049 在逃逸前已停在目标上方 19/28 mm；s0/l025 的卡滞和逃逸发生在同一 seat 动作内。运输阶段没有先脱落。

  • 因果链： 插入位姿／净空不足 → 面包／手指／槽沿形成高约束多点接触 → 高刚度位置驱动继续做功 → 观测关节状态在 40–44 ms 内向侧上方逃逸 → 夹持释放或撤离／IK 失败 → 槽占用无法确认、任务终止。

  • 证据证明： final_xyz 来自每步观测关节角的 FK，不是规划器回退；被冻结源码同时存在 4400 刚度、0 次速度迭代、关闭 stabilization 和错误的面包摩擦字段映射等风险放大器。

  • 证据未证明： 本批没有逐步驱动力矩、接触冲量、穿透和运行时材质 pair；执行器本身是能量源，不能从端点位姿直接推出“被动 solver 凭空注入全部能量”。异常的 A/C/N 内部分摊仍是 U。

  • 下一门槛： 先在第一次卡滞时退出 20–30 mm；冻结三例逐项 A/B 速度／位置迭代、stabilization、去穿透速度与步长，并用 4 ms 的 Στ·Δq、接触冲量和 Δ(K+U) 闭合能量账本。

三个完整腕部视频、逐例时间线与修复顺序 · 机器可读证据

六引擎斜面：为什么不强行给一个根因？#

斜面队列是“逐配置诊断”，不是一个共享根因实验：MuJoCo 有摩擦锥／阻抗和数值一致性拒绝；SuperDex 的 0.5 ms 静漂与 CG 停止残差并存；Genesis 同时涉及接触表达、名义零摩擦下限和停止精度；Newton 大量正例先被 FP32 数值门禁拒绝；PhysX PGS/TGS 的部分微小残差尚未唯一解释；Drake 的 lagged 摩擦能重构额外切向支持，但仍有小冲量残差。这里最诚实的分类是 C/N/U，每个后端只在自己的协议内下结论。

如果没有同一材料目标、等效接触表示、统一观测和共同数值门禁，把通过数相加只会把“模型不同、记录无效和任务失败”混成一个假排名。

以后每次失败都按这个顺序查#

  1. 冻结结果定义。 任务成功、物理有效、数值有效、记录有效分别判定。

  2. 找最早变化。 从命令、执行器、相对位姿、几何余量、接触数／冲量、外部碰撞、残差到任务结果按时间排序。

  3. 先做守恒和预算。 重量由谁支撑？所需力矩方向是否存在？外力、冲量和动量是否闭合？

  4. 只改一个变量。 抓取深度、力限额、latch、碰撞网格、接触模型、步长或容差一次只改一项。

  5. 保留正负对照。 open/no-contact/zero-friction、无地面、无推动、无辅助和重复记录都要留下。

  6. 运行时读回。 不用配置文件代替最终材质 pair、combine mode、solver、精度和碰撞形状。

  7. 证据不足就停在 U。 缺切向冲量、材料实测或原生网格时，写清下一门槛，不把候选机制包装成根因。

旧版 solver 失败复盘保留逐引擎和历史证据；本图谱把它们重新组织为“第一失效层”。两者都不构成真实材料标定或通用引擎排名。