SuRFR: A Fast Recursive Simulator for Soft Manipulators with Discrete Joints on SE(3)
Notice bibliographique
Résumé
We develop a fast, recursive and parameterization-free formulation for forward and inverse dynamics of soft robots modelled as multi-body systems with rigid and flexible bodies. The system is composed of bodies serially connected with discrete single-degree-of-freedom joints from a fixed base. The joint kinematics is captured through the exponential map of the Special Euclidean group SE(3). We couple the Newton-Euler equation for rigid bodies and a set of Partial Differential Equations (PDEs) on the SE(3) for dynamic Cosserat rods to formulate the dynamics of multi-body systems. Our proposed inverse dynamics recursively determines the system’s response as well as the required joint torques to follow a prescribed joint-space trajectory; while the forward dynamics inherits the same structure and determines the system’s motion for given joint torques. Unlike rigid multi-body systems, where the kinematic and dynamic recursions are decoupled, the inclusion of flexible bodies necessitates solving a coupled set of PDEs with applied separated Boundary Conditions (BCs). We develop a shooting-method-based BC solver to move BCs to one point and a numerical framework to integrate these equations. The framework adopts a fast finite difference method to semi-discretize the PDEs and transform them into ordinary differential equations, which are integrated using a geometrically exact integrator on the SE(3). Subsequent to the validation against multiple packages, we implement the proposed algorithms and study the dynamic response of an example. A software library, named SimUlator for Rigid-Flexible Robots (SuRFR), to simulate generic rigid-flexible multi-body systems, including the presented example, is distributed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,013 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».