基于接触隐式建模的蛇形机器人在顺应性和颗粒状地形上的仿真
机器人学
2025-12-05 v1
摘要
本文提出了一个统一的建模和仿真框架，用于分析 COBRA 蛇形机器人在刚性、顺应性和颗粒状地形上的侧向滑动和滚动运动。采用接触隐式公式建模侧向滑动期间的分布摩擦相互作用，并通过 MATLAB Simscape 仿真和刚性地面和松散沙上的物理实验进行验证。为捕捉地形变形效应，将 Project Chrono 的 Soil Contact Model（SCM）与 articululated multibody dynamics 集成，实现对滑移、沉没和负荷重新分配的预测，这些现象会降低 deformable 基底上的步幅效率。对于高能量滚动运动，Chrono DEM Engine 用于模拟颗粒解析的颗粒相互作用，揭示了土壤失效、间歇抬离和能量耗散机制，这些机制未被刚性模型捕获。总体而言，这些方法涵盖了实时控制导向的仿真和高保真颗粒物理。结果表明，刚性地面模型可准确预测短视程运动，而连续介质和颗粒基模型对于可靠地分析软性和高度动态环境中的运动至关重要。本工作建立了一个分层仿真管道，为机器人在挑战性非结构化环境中实现基于地形的鲁�斯 locomotion 做出了贡献。
引用
@article{arxiv.2512.05008,
title = {Contact-Implicit Modeling and Simulation of a Snake Robot on Compliant and Granular Terrain},
author = {Haroon Hublikar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.05008},
year = {2025}
}