惯性肌肌腱的可微模拟
图形学
2022-09-23 v2
摘要
我们提出一种简单而实用的方法，用于纳入肌肉惯性的影响，而此前图形学与生物力学中的肌肉骨骼模拟器均忽略了这一影响。我们通过假设肌肉质量沿肌肉中心线分布来近似肌肉的惯性。我们利用雅可比矩阵链将肌肌腱的运动表示为骨骼关节运动的函数，从而在顶层仅使用骨骼的降自由度即可完全驱动骨骼与肌肌腱。我们的方法可处理所有常用的肌肌腱路径类型，包括具有多个路径点与包裹曲面的类型。对于涉及包裹曲面的肌肉路径，我们使用神经网络对雅可比矩阵建模，并利用现有包裹曲面库进行训练，从而有效处理肌肌腱路径与包裹曲面碰撞时出现的雅可比矩阵不连续性。我们展示了对高阶时间积分器、复杂关节、逆动力学、Hill型肌肉模型以及可微性的支持。在极限情况下，当肌肉质量趋近于零时，我们的方法可平滑退化为不支持肌肉惯性的传统模拟器。最后，根据应用需求，可以混合搭配惯性与非惯性肌肌腱。
引用
@article{arxiv.2202.02344,
title = {Differentiable Simulation of Inertial Musculotendons},
author = {Ying Wang and Jasper Verheul and Sang-Hoon Yeo and Nima Khademi Kalantari and Shinjiro Sueda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.02344},
year = {2022}
}