具有摩擦接触的软体机器人可微仿真
机器人学
2025-02-03 v1
摘要
近年来，软体机器人仿真器已发展出多种功能，包括模拟不同材料类型（如弹性、超弹性）和驱动方法（如气动、线驱动、伺服电机）。这些仿真器还提供了用于校准、设计和控制等各种任务的工具。然而，在这些仿真器中高效且准确地计算导数仍然是一个挑战，特别是在存在物理接触交互的情况下。引入这些导数可以显著提高强化学习和轨迹优化等控制方法的收敛速度，实现基于梯度的设计技术，或促进用于模型降阶的端到端机器学习方法。本文通过引入一种统一方法来解决这些挑战，该方法在有限元方法框架内计算机械方程的导数，包括建模为非线性互补问题的接触交互。所提出的方法同时处理碰撞和摩擦阶段，考虑其非光滑动力学，并利用基于网格模型引入的稀疏性。通过几个控制和校准软体系统的示例展示了其有效性。
引用
@article{arxiv.2501.18956,
title = {Differentiable Simulation of Soft Robots with Frictional Contacts},
author = {Etienne Ménager and Louis Montaut and Quentin Le Lidec and Justin Carpentier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.18956},
year = {2025}
}