[发明专利]一种软体机器人仿真方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明提供一种软体机器人仿真方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：确定第一时刻软体机器人物质点的第一运动学参数；通过插值函数确定物质点的第一运动学参数对应的第一网格动力学参数；基于第一网格动力学参数，通过隐式时间积分方法，确定第二时刻的第二网格动力学参数，第二时刻为第一时刻的下一时刻；通过插值函数确定第二网格动力学参数对应的物质点的第二运动学参数。该方案追踪软体机器人边界可以通过设置少量标记的物质点完成，无需PFEM中通过额外的算法解决不同运算步之间网格边界变化的问题，具有更高的灵活性。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种软体机器人仿真方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在设计软体机器人时，设计人员需要首先给出一个设计方案，该方案可以从仿生学或简化模型分析获得。之后将该设计方案的几何与材料参数输入到仿真场景中，通过基于连续介质假设的离散化方法(常采用有限元法)求解偏微分方程的数值解，得到仿真结果。在对柔性体-柔性体交互情形进行仿真时，在发生接触时需要针对离散化网格的位置关系进行调整，以防止网格穿透与畸形网格现象。在对柔性体-流体交互情形进行仿真时，在同一个更新步内，需要对柔性体及流体分别更新，流体的更新采用光滑粒子流体动力学方法、有限元法、有限体积法等，均存在将流体从仿真对象转变为边界条件的步骤。因此，现有的软体机器人仿真尚无法提供简单、统一的处理手段来解决复杂场景中的柔性体-柔性体及柔性体-流体交互仿真问题。

现有技术中，粒子-有限元法(Cremonesi et al.,“A State of the Art Reviewof the Particle Finite Element Method(PFEM)”,2020)是一种以有限元法为基础的改进方法。这种方法将网格单元的顶点作为可以自由移动的粒子，在每次根据有限元求解结果进行单元移动后，依据新的顶点分布重新划分单元并用于下一次有限元求解。

上述方法在仿真软体机器人时，一定程度上解决了网格穿透的问题，但柔性体与流体依然需要异步求解，且每一次求解之前的网格重划分需要额外的算法设计。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种软体机器人仿真方法、装置、电子设备及存储介质，该方法追踪软体机器人可以通过设置少量标记的物质点完成，无需通过额外的算法解决不同运算步之间网格边界变化的问题，灵活性高。

为解决上述技术问题，本说明书实施例通过以下方式实现的：

第一方面，提供一种软体机器人仿真方法，该方法包括：

确定第一时刻软体机器人物质点的第一运动学参数；

通过插值函数确定物质点的第一运动学参数对应的第一网格动力学参数；

基于第一网格动力学参数，通过隐式时间积分方法，确定第二时刻的第二网格动力学参数，第二时刻为第一时刻的下一时刻；

通过插值函数确定第二网格动力学参数对应的物质点的第二运动学参数。

在其中一个实施例中，基于第一网格动力学参数，通过隐式时间积分方法，确定第二时刻的第二网格动力学参数，包括：

基于第一网格动力学参数且满足施加于网格的边界条件，通过隐式时间积分方法，确定第二时刻的第二网格动力学参数。

在其中一个实施例中，施加于网格的边界条件包括驱动软体机器人的驱动源的施加压力。

在其中一个实施例中，确定驱动源的施加压力，包括：

标记软体机器人处于初始受压表面的物质点；

确定包含物质点在内的若干个邻域物质点组成的邻域；

在邻域内任意两个物质点之间构造邻接线；

基于邻接线确定物质点组成的邻域的面积、法向量；