基于可微有限元法的软体机器人仿真到实物的实现要点：网格划分、阻尼与驱动的诀窍
机器人学
2022-03-01 v3
摘要
准确、基于物理且可微的软体机器人模型可解锁最优控制等下游应用。有限元法（FEM）是一种用于建模高度可变形结构（如动态、弹性体软体机器人）极具表达力的方法。本文中，我们将使用可微 FEM 模拟的虚拟机器人模型与其物理对应物的测量进行比较。具体地，我们考察了几种具有不同形态的软结构：外力作用下的夹紧软梁、气动驱动的软体机械臂，以及软体机器鱼尾。我们基于快速可微投影动力学（DiffPD）模拟器，对不同的网格分辨率与单元（四面体与六面体）、数值阻尼，以及可微性用于参数校准的有效性进行了基准测试与分析。我们还通过提出一种气动软体机器人驱动的预测模型，推进了 FEM 建模在软体机器人中的应用。通过我们的诀窍与案例研究，我们提供了用于使仿真匹配真实世界物理的策略与算法，使 FEM 对软体机器人切实有用。
引用
@article{arxiv.2201.12560,
title = {Sim-to-Real for Soft Robots using Differentiable FEM: Recipes for Meshing, Damping, and Actuation},
author = {Mathieu Dubied and Mike Michelis and Andrew Spielberg and Robert Katzschmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.12560},
year = {2022}
}
备注
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