Geometric Recursive Dynamic Modelling and Simulation of Soft Robotic Systems
Notice bibliographique
Résumé
This thesis studies the dynamics of soft robotic systems modelled as rigid-flexible multi-body systems.A numerical framework is developed to capture finite deformations including extension, shear, bending and torsion of a dynamic 1-Dimensional (1D) flexible body on the Special Euclidean group SE(3) based on Cosserat rod theory.The governing parameterization-free equations are expressed as a set of Partial Differential Equations (PDEs) on the SE( 3).An implicit differentiation method semidiscretizes the time derivatives on the Lie algebra of SE(3) to convert the PDEs to a set of Ordinary Differential Equations (ODEs) in the arc-length of the continuum.The novelty of this work is the implementation of a finite difference solution on SE(3) along with a higher-order Runge-Kutta-Munthe-Kaas geometric integrator employed to spatially propagate the configuration of the rod.The resulting solution is a dynamic model of the flexible body that is parameterization-free, computationally inexpensive and can be used in real-time applications.A recursive parameterization-free formulation for the forward and inverse dynamics of multi-body systems is expressed on the SE(3), using the previously developed model for flexible bodies.The system is composed of bodies serially connected with single degree of freedom actuated joints from a fixed base.The Newton-Euler equation of motion for a rigid body and a set of PDEs for a dynamic Cosserat rod are coupled to recursively formulate the dynamics of multi-body systems.The joint kinematics is captured through the exponential map of the SE(3).The inverse dynamics algorithm recursively determines the system response and the joint torques needed to follow a given joint space trajectory, while the forward dynamics algorithm determines the system's motion given joint torques.A shooting-method-based Boundary Condition (BC) solver is developed to solve for the BCs in the set of PDEs and implement a finite difference solution.This study can be implemented to develop joint-space computed-torque control strategies.Recent geometric methods for rigid-flexible multi-body dynamics often use shape This thesis is submitted under only my name but the hardest part of this endeavor, keeping me motivated, was done by everyone but me.Any progress that I have made, and more that I will, is from the guidance of my professors with a special gratitude for Prof. Chhabra, Benavides, Gerrick and Hill.As with solving any problem, running into challenges was inevitable; and in such times working on this thesis, I have relied on my friends Dana, Paige, Wissam, Marana, Harry and Zach to remind me what it means to love learning.More often than not, I have sustained an unhealthy fixation on my studies.So I am grateful to my colleagues Reza, Vaughn, Aman, Ini, Kamala and Sara for taking better care of me than I did of myself and my homies Elias, Hassan and Arafain for telling me when it's time to go home.But no night could end nor sleep subsist without my ma or sisters wishing me goodnight.With the support from these people, and many more, I only had to worry about the easy parts of this endeavor; solving some problems and writing about it.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».