计算机科学 > 机器人技术
[提交于 2025年7月8日
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标题: 基于物理的连续体模型用于通用、可扩展和快速的地貌力学仿真
标题: A Physics-Based Continuum Model for Versatile, Scalable, and Fast Terramechanics Simulation
摘要: 本文讨论了Chrono的连续表示模型(称为此处的Chrono::CRM),这是一种通用、可扩展且高效的地力学问题仿真解决方案。基于Chrono的光滑粒子流体动力学(SPH)框架,Chrono::CRM超越了半经验的地力学方法,例如Bekker-Wong/Janosi-Hanamoto,提供了一个基于物理的模型,能够处理复杂的任务,如挖掘、平整,以及与可变形轮子和复杂齿爪/凸起图案的相互作用。该地力学模型具有灵活性,因为它允许地形与通过Chrono动力学引擎模拟的刚性和柔性工具进行交互。我们通过三个物理测试的实验数据验证了Chrono::CRM,其中包括一个涉及NASA的MGRU3探测器的测试。此外,该模拟器还与一个涉及月壤高级表面系统操作机器人(RASSOR)挖掘场景的高保真离散元方法(DEM)模拟进行了基准测试。由于采用GPU加速,Chrono::CRM在地力学问题上的计算效率可与半经验仿真方法相媲美。通过“活动域”实现,Chrono::CRM可以在接近实时的速率下处理长达10公里的地形区域,包含1亿个SPH粒子,从而使大规模高保真的非公路仿真成为可能。作为Chrono包的一个组件,CRM模型是开源的,并根据BSD-3许可证发布。本研究中使用的所有模型和仿真均可在公共GitHub仓库中获取,以供可重复性研究和进一步研究。
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