月球车仿真用的群刹轮Terrain Deformation建模
机器人学
2024-08-27 v1
摘要
行星环境中车辆运动仿真具有挑战性，这源于复杂地形、光学条件以及地形感知车辆动力学的建模难度。典型仿真器的一个关键问题是假设地形为刚性实体，这限制了其渲染轮迹和计算轮-terrain相互作用的能力，进而阻止了将轮迹用作定位标志物或准确模拟运动的可能。对于月球土壤而言，表面并非刚性，而是颗粒状的，因此车辆运动中会出现沉陷、打滑以及明显的轮迹留存，这与刚性地形上的行为有所不同。本研究提出一种新方法，将基于Terrain Deformation（地形变形）的引擎集成到数字月球环境中，以模拟真实的轮迹。我们利用离散元法（Discrete Element Method）仿真结果结合实验单轮测试数据，构建回归模型以推导接触法向力下的变形高度。从轮 pose 中获取感兴趣区域的高度图，并根据接触法向力和回归模型修改相应像素的高度值。最后，将确定的高度变化应用到每个网格顶点，以在运行时渲染轮迹。该变形引擎已集成到基于NVIDIA Omniverse IsaacSim开发的月球仿真器中。我们假设这一工作对测试类似户外或陆地环境下的感知系统和下游导航系统具有重要意义。演示视频可在此处查看：https://www.youtube.com/watch?v=TpzD0h-5hv4
关键词
引用
@article{arxiv.2408.13468,
title = {Modeling of Terrain Deformation by a Grouser Wheel for Lunar Rover Simulation},
author = {Junnosuke Kamohara and Vinicius Ares and James Hurrell and Keisuke Takehana and Antoine Richard and Shreya Santra and Kentaro Uno and Eric Rohmer and Kazuya Yoshida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.13468},
year = {2024}
}
备注
7pages, 7 figures, to be published in proceedings of the 21st International and 12th Asia-Pacific Regional Conference of the ISTVS (ISTVS)