UCLA و دانشگاه کارنگی ملون محققان توسعه در زمان واقعی موتور فیزیک برای نرم رباتیک

تصویر متحرک انیمیشن و بازی های ویدئویی تحت واقعی امروزه گرفتن یک wisp مو در حال سقوط در سراسر یک قهرمان چشم یا یک بوم بادبان خوراکی crisply در باد. همکاران از دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس (UCLA) و دانشگاه کارنگی ملون اقتباس کرده اند این پیچیده تکنولوژی گرافیک کامپیوتری برای شبیه سازی حرکات نرم و فرز و چابک روبات برای اولین بار.

این یافته ها منتشر شد مارس 6 در طبیعت ارتباطات در یک مقاله با عنوان "شبيه سازی ديناميک از بیان نرم روبات."

"ما باید دست سریع تر از زمان واقعی شبیه سازی از نرم روبات و این یک قدم بزرگ به سمت چنین روبات هایی که خود مختار است و می تواند طرح خود را از اقدامات خود گفت:" مطالعه نویسنده خالد جاوید استادیار مهندسی مکانیک و مهندسی هوا فضا در دانشگاه UCLA Samueli دانشکده فنی و مهندسی. "نرم روبات ساخته شده از مواد انعطاف پذیر است که باعث می شود آنها را ذاتا مقاوم در برابر آسیب و به طور بالقوه بسیار امن تر در تعامل با انسان است. قبل از این مطالعه پیش بینی حرکت این ربات ها شده است به چالش کشیدن به دلیل تغییر شکل در طول عملیات."

فیلم اغلب با استفاده از یک الگوریتم به نام گسسته میله الاستیک (DER) به تحریک و تشجیع کردن جریان آزاد اشیاء. آن می تواند پیش بینی کند صدها نفر از حرکات در کمتر از یک ثانیه است. محققان می خواستم برای ایجاد یک موتور فیزیک استفاده از آن است که می تواند شبیه سازی حرکات زیستی الهام گرفته از روبات ها و روبات ها در محیط های چالش برانگیز مانند سطح مریخ یا زیر آب.

یکی دیگر از الگوریتم های مبتنی بر فناوری محدود عنصری method (FEM) می تواند شبیه سازی حرکات جامد و سفت و سخت روبات اما آن را به خوبی مناسب برای مقابله با پیچیدگیهای نرم و حرکات طبیعی. آن را نیز نیاز به زمان قابل توجهی و قدرت محاسباتی.

تا به حال roboticists استفاده کرده اند زحمت کش trial-and-error روند بررسی دینامیک از مواد نرم در سیستم های طراحی و کنترل نرم روبات.

"روبات ساخته شده از سخت و انعطاف ناپذیر مواد نسبتا آسان به مدل موجود با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری ابزار" گفت: کارمل مجیدی, استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون دانشکده مهندسی. "تا به حال وجود نداشته اند خوب ابزار نرم افزار برای شبیه سازی ربات های نرم و پیچ و تابدار. کار ما این است که یکی از اولین برای نشان دادن چگونه نرم روبات می تواند با موفقیت شبیه سازی شده با استفاده از همان کامپیوتر نرم افزار گرافیکی استفاده شده است که به مدل مو و پارچه در فیلم های پرفروش, فیلم و انیمیشن, فیلم."

محققان شروع به کار با هم در Majidi نرم ماشین آلات آزمایشگاه بیش از سه سال پیش. ادامه همکاری خود را در این آخرین کار جاوید زد شبیه سازی در آزمایشگاه تحقیقاتی در UCLA در حالی که مجیدی انجام آزمایش های فیزیکی انجام آزمایش های فیزیکی که اعتبار نتایج شبیه سازی.

این پژوهش از بودجه در بخش تحقیقات ارتش ،

"تجربی پیشرفت در نرم رباتیک شده اند پیشی تئوری برای چندین سال" گفت: Dr. Samuel استانتون مدیر برنامه های با ارتش پژوهش دفتر یک عنصر از ارتش ایالات متحده مبارزه با قابلیت های توسعه فرماندهی ارتش آزمایشگاه تحقیقاتی. "این تلاش است که یک گام مهم در توانایی ما برای پیش بینی و طراحی به صورت دینامیک و کنترل بسیار دگردیس روبات عامل در فضاهای محدود با مجتمع تماس و دائما در حال تغییر محیط."

محققان در حال حاضر مشغول به کار برای اعمال این فن آوری به انواع دیگر از نرم روبات مانند آنهایی که با الهام از حرکات باکتری ها و ستاره های دریایی. چنین شنا روبات می تواند به طور کامل untethered میکنند و مورد استفاده در اقیانوس شناسی برای نظارت بر شرایط آب دریا و یا بازرسی وضعیت شکننده زندگی دریایی.

جدید ابزار شبیه سازی می تواند به طور قابل توجهی کاهش زمان آن طول می کشد به یک نرم ربات از تخته رسم به نرم افزار. در حالی که روبات ها هنوز هم بسیار دور از تطبیق کارایی و قابلیت های سیستم شبیه سازی می تواند کمک به کاهش این شکاف است.

###

این شرکت برای اولین بار نویسندگان در مقاله دانشگاه UCLA Weicheng هوانگ و کارنگی ملون را Xiaonan هوانگ.

هوانگ, W., هوانگ, X., مجیدی, C. et al. پویا شبیه سازی بیان نرم روبات. Nat Commun 11, 2233 (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-15651-9 https://doi.org/10.1038/s41467-020-15651-9

دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس:
کریستین Wei-لی لی clee@seas.ucla.edu

دانشگاه کارنگی ملون:
لیزا Kulick, lkulick@andrew.cmu.edu

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.