Newton

Newton 是一款基于 NVIDIA Warp 构建的 GPU 加速物理仿真引擎，专门面向机器人研究人员和仿真研究者。

Newton 扩展并泛化了 Warp（已弃用）的 warp.sim 模块，并将 MuJoCo Warp 作为其主要后端。Newton 强调基于 GPU 的计算、OpenUSD 支持、可微性以及用户自定义扩展能力，从而促进快速迭代和可扩展的机器人仿真。

Newton 是一个由社区共建和维护的 Linux 基金会项目。代码采用 Apache-2.0 许可证（详见 LICENSE.md）。文档则采用 CC-BY-4.0 许可证（详见 CC-BY-4.0）。其他及第三方许可证文本可在 newton/licenses 目录中找到。

Newton 由迪士尼研究院、谷歌 DeepMind 和 NVIDIA 共同发起。

系统要求

• Python 3.10+
• 操作系统: Linux (x86-64, aarch64)、Windows (x86-64) 或 macOS（仅限 CPU）
• GPU: NVIDIA GPU（Maxwell 或更高版本），驱动程序 545 或更高版本（CUDA 12）。无需本地安装 CUDA 工具包。macOS 版本仅支持 CPU 运行。

有关详细的系统要求和测试配置，请参阅安装指南。

快速入门

pip install "newton[examples]"
python -m newton.examples basic_pendulum

若使用 uv 从源码安装，请参阅安装指南，并用 uv run 替代命令中的 python。

示例

在运行以下示例之前，请先安装包含示例的 Newton：

pip install "newton[examples]"

如果您使用 uv 从源码安装，在下面的命令中请将 python 替换为 uv run。

Basic Examples
python -m newton.examples basic_pendulum	python -m newton.examples basic_urdf	python -m newton.examples basic_viewer
python -m newton.examples basic_shapes	python -m newton.examples basic_joints	python -m newton.examples basic_conveyor
python -m newton.examples basic_heightfield	python -m newton.examples recording	python -m newton.examples replay_viewer
python -m newton.examples basic_plotting
Robot Examples
python -m newton.examples robot_cartpole	python -m newton.examples robot_g1	python -m newton.examples robot_h1
python -m newton.examples robot_anymal_d	python -m newton.examples robot_anymal_c_walk
python -m newton.examples robot_policy	python -m newton.examples robot_ur10	python -m newton.examples robot_panda_hydro
python -m newton.examples robot_allegro_hand
Cable Examples
python -m newton.examples cable_twist	python -m newton.examples cable_y_junction	python -m newton.examples cable_bundle_hysteresis
python -m newton.examples cable_pile
Cloth Examples
python -m newton.examples cloth_bending	python -m newton.examples cloth_hanging	python -m newton.examples cloth_style3d
python -m newton.examples cloth_h1	python -m newton.examples cloth_twist	python -m newton.examples cloth_franka
python -m newton.examples cloth_rollers	python -m newton.examples cloth_poker_cards
Inverse Kinematics Examples
python -m newton.examples ik_franka	python -m newton.examples ik_h1	python -m newton.examples ik_custom
python -m newton.examples ik_cube_stacking
MPM Examples
python -m newton.examples mpm_granular	python -m newton.examples mpm_anymal	python -m newton.examples mpm_twoway_coupling
python -m newton.examples mpm_grain_rendering	python -m newton.examples mpm_multi_material	python -m newton.examples mpm_viscous
python -m newton.examples mpm_beam_twist	python -m newton.examples mpm_snow_ball
Sensor Examples
python -m newton.examples sensor_contact	python -m newton.examples sensor_tiled_camera	python -m newton.examples sensor_imu
Selection Examples
python -m newton.examples selection_cartpole	python -m newton.examples selection_materials	python -m newton.examples selection_articulations
python -m newton.examples selection_multiple
DiffSim Examples
python -m newton.examples diffsim_ball	python -m newton.examples diffsim_cloth	python -m newton.examples diffsim_drone
python -m newton.examples diffsim_spring_cage	python -m newton.examples diffsim_soft_body	python -m newton.examples diffsim_bear
Multi-Physics Examples
python -m newton.examples softbody_gift	python -m newton.examples softbody_dropping_to_cloth
Contacts Examples
python -m newton.examples nut_bolt_hydro	python -m newton.examples nut_bolt_sdf	python -m newton.examples brick_stacking
python -m newton.examples pyramid	python -m newton.examples contacts_rj45_plug
Softbody Examples
python -m newton.examples softbody_hanging	python -m newton.examples softbody_franka

示例选项

这些示例支持以下命令行参数：

参数	描述	默认值
--viewer	查看器类型：gl（OpenGL 窗口）、usd（USD 文件输出）、rerun（ReRun）或 null（无查看器）。	gl
--device	要使用的计算设备，例如 cpu、cuda:0 等。	None（默认 Warp 设备）
--num-frames	要模拟的帧数（用于 USD 输出）。	100
--output-path	USD 文件的输出路径（如果使用了 --viewer usd，则为必填项）。	None

某些示例可能会添加额外的参数（详情请参阅各自的源代码文件）。

示例用法

# 列出可用的示例
python -m newton.examples

# 使用 USD 查看器运行，并保存到 my_output.usd
python -m newton.examples basic_viewer --viewer usd --output-path my_output.usd

# 在指定设备上运行
python -m newton.examples basic_urdf --device cuda:0

# 组合多个选项
python -m newton.examples basic_viewer --viewer gl --num-frames 500 --device cpu

贡献与开发

有关如何为 Newton 做出贡献的说明，请参阅 贡献指南 和 开发指南。

支持与社区讨论

如有疑问，请先查阅 Newton 文档，然后再在 主仓库的讨论区 中发起讨论。

行为准则

参与本社区即表示您同意遵守 Linux 基金会的 行为准则。

项目治理、法律及成员

有关项目治理的更多信息，请参阅 newton-governance 仓库。

Newton 快速上手指南

Newton 是一个基于 NVIDIA Warp 构建的 GPU 加速物理仿真引擎，专为机器人学家和仿真研究人员设计。它集成了 MuJoCo Warp 作为主要后端，强调 GPU 计算、OpenUSD 支持、可微分性以及用户自定义扩展能力。

环境准备

在开始之前，请确保您的系统满足以下要求：

• 操作系统:
  • Linux (x86-64, aarch64)
  • Windows (x86-64)
  • macOS (仅支持 CPU 模式)
• Python: 3.10 或更高版本
• GPU (可选但推荐):
  • NVIDIA GPU (Maxwell 架构或更新)
  • 驱动程序版本：545 或更高 (对应 CUDA 12)
  • 注意：无需本地安装 CUDA Toolkit，Newton 会自动处理相关依赖。macOS 用户将自动回退到 CPU 模式。

安装步骤

推荐使用 pip 进行安装。为了能够直接运行官方示例，建议安装包含 examples 额外依赖的版本。

使用 pip 安装

pip install "newton[examples]"

提示：国内开发者若遇到下载速度慢的问题，可使用清华或阿里镜像源加速安装：

pip install "newton[examples]" -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

从源码安装 (进阶)

如果您需要从源码构建或使用 uv 工具管理环境，请参考官方 安装指南。

基本使用

安装完成后，您可以立即运行内置的基础示例来验证安装并体验核心功能。

运行第一个示例：基本摆锤

以下命令将启动一个简单的单摆物理仿真演示：

python -m newton.examples basic_pendulum

更多基础示例

Newton 提供了丰富的示例库，涵盖形状、关节、传送带、高度图及数据录制等功能。您可以尝试运行以下命令：

• 加载 URDF 模型:

  python -m newton.examples basic_urdf
  

• 查看基础几何体:

  python -m newton.examples basic_shapes
  

• 模拟关节运动:

  python -m newton.examples basic_joints
  

• 数据可视化绘图:

  python -m newton.examples basic_plotting
  

机器人仿真示例

Newton 特别针对机器人场景进行了优化，支持多种主流机器人模型（如 Cartpole, G1, H1, Anymal, UR10 等）：

# 运行倒立摆机器人示例
python -m newton.examples robot_cartpole

# 运行 Unitree G1 人形机器人示例
python -m newton.examples robot_g1

# 运行 Unitree H1 人形机器人示例
python -m newton.examples robot_h1

注意：如果您是使用 uv 从源码安装的，请在上述所有命令中将 python 替换为 uv run。