关于受约束刚体多体系统动力学的求解：面对运动环路
机器人学
2025-04-29 v1
摘要
本技术报告对既有方法和最新方法进行深入评估，用于模拟具有硬接触动力学的受约束刚体多体系统，采用非线性互补问题（NCP）的形式。我们特别关注高度耦合的机械系统仿真，这类系统包含大量封闭环双向运动关节约束，同时存在额外的单向约束，如关节限位和带有恢复冲击的摩擦接触。本工作因此提供了相关领域的最新文献综述，以及在最大坐标设置下，对数值时间积分问题的表述与求解方法的深入描述。具体而言，我们的关注点在于将整个问题分解为先求解前向动力学问题，再利用前者得到的刚体状态和约束反应进行时间积分。随后，我们阐述了用于建模摩擦接触动力学的表述方式，并定义了一套代表大多数既有物理引擎中所采用方法的求解器。本工作的关键方面在于构建一个基准框架，旨在对所选求解器在多样化具挑战性的仿真情景下的性能边界进行定性和定量评估。我们因此 presented 一系列广泛实验，旨在突出所有求解器在特定感兴趣问题上的绝对和相对性能，以及在整个测试套件范围内的性能。
引用
@article{arxiv.2504.19771,
title = {On Solving the Dynamics of Constrained Rigid Multi-Body Systems with Kinematic Loops},
author = {Vassilios Tsounis and Ruben Grandia and Moritz Bächer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19771},
year = {2025}
}