利用符号代数系统模拟刚体系统中的接触动力学
机器人学
2023-03-03 v1 符号计算
摘要
碰撞检测在相互作用刚体的仿真中起着关键作用。然而，由于其计算复杂性，现有方法通常优先考虑最大化处理速度或忠实于真实世界行为之一。快速实时检测通过用简单几何形状模拟碰撞来实现，而纳入具有多个接触点的更真实几何形状需要可观的计算能力，从而减慢碰撞检测。在这项工作中，我们提出了一种利用计算机代数系统（CAS）建模和仿真含碰撞多体动力学的新方法。该方法在建模从人体生物力学到带对接界面的空间机械臂等多种多体系统应用方面具有灵活性，因为点与平面刚体之间的几何关系以可泛化方式处理。我们还分析了将这种符号建模方法与表述为传统重叠测试或凸优化问题的碰撞检测相集成的性能。我们在不同场景中比较了这两种碰撞检测方法，并使用基于罚函数的方法进行碰撞求解以仿真动力学。本工作展示了使用符号方法解决碰撞动力学问题的有效简化，特别是对于基于凸优化的算法，其更易于实现，且在复杂碰撞场景中比重叠测试更快。
引用
@article{arxiv.2303.01387,
title = {Leveraging Symbolic Algebra Systems to Simulate Contact Dynamics in Rigid Body Systems},
author = {Simone Asci and Angadh Nanjangud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.01387},
year = {2023}
}