En los últimos años, los ingenieros han estado desarrollando nuevas tecnologías para permitir que los robots y los humanos se muevan más rápido y salten más alto. Los materiales suaves y elásticos almacenan energía en estos dispositivos, que, si se liberan con cuidado, permiten movimientos dinámicos elegantes. Los robots saltan sobre obstáculos y prótesispotenciar el sprint. Un desafío fundamental sigue siendo el desarrollo de estas tecnologías. Los científicos pasan largas horas construyendo y probando prototipos que pueden moverse de manera confiable de manera específica para que, por ejemplo, un robot aterrice de lado al aterrizar un salto.
Un par de nuevos métodos computacionales desarrollados por un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology MIT, la Universidad de Toronto y Adobe Research da los primeros pasos para automatizar el diseño de los mecanismos dinámicos detrás de estos movimientos. Sus métodos generan simulaciones que coincidenLos comportamientos del mundo real de los dispositivos flexibles a velocidades 70 veces más rápidas que antes y proporcionan mejoras críticas en la precisión de las colisiones y rebotes simulados. Estos métodos son lo suficientemente rápidos y precisos como para ser utilizados para automatizar el proceso de diseño utilizado para crearmecanismos dinámicos para el salto controlado.
El equipo presentará sus métodos y resultados de su trabajo, "Dynamics-Aware Numerical Coarsening for Fabrication Design", en la conferencia SIGGRAPH 2017 en Los Ángeles, del 30 de julio al 3 de agosto. SIGGRAPH destaca los resultados más innovadores en la investigación de gráficos por computadoray técnicas interactivas en todo el mundo.
"Esta investigación es un trabajo pionero en la aplicación de técnicas de gráficos por computadora a objetos físicos reales con comportamiento dinámico y contacto", dice el autor principal Desai Chen, candidato a doctorado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial CSAIL del MIT.hemos abierto la puerta a la automatización del diseño de objetos altamente dinámicos y de rápido movimiento "
Los coautores de Chen incluyen a David IW Levin, profesor asistente de la Universidad de Toronto; Wojciech Matusik, profesor asociado de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en el MIT; y Danny M. Kaufman, científico investigador principal de Adobe Research.
Los grandes avances en diseño computacional, modelado físico y fabricación rápida han permitido la fabricación de objetos con propiedades físicas personalizadas, como zapatillas de deporte personalizadas, prótesis complejas y robots blandos, mientras que la investigación de gráficos por computadora ha visto mejoras rápidas y eficiencias en la creaciónanimaciones convincentes de física para juegos, realidad virtual y películas. En este nuevo trabajo, el equipo tiene como objetivo combinar la eficiencia y la precisión para permitir la simulación para la fabricación del diseño y simular con precisión los objetos en movimiento.
"El objetivo es acercar las reglas físicas de la realidad virtual a las de la realidad real", dice Levin.
En la investigación, el equipo aborda el desafío con la simulación de objetos elásticos a medida que chocan, haciendo que las cosas sean lo suficientemente precisas como para coincidir con la realidad y lo suficientemente rápido como para automatizar ese proceso de diseño. Intentando crear tales simulaciones en presencia de contacto, impacto o fricciónsigue siendo lento e inexacto.
"Es muy importante hacer bien esta parte y, hasta ahora, nuestros códigos informáticos existentes tienden a descomponerse aquí", dice Kaufman. "Nos damos cuenta de que si estamos diseñando para el mundo real, tenemos que tenercódigo que modela correctamente cosas como el rebote de alta velocidad, la colisión y la fricción ".
Los investigadores demuestran sus nuevos métodos, Dynamics-Aware Coarsening DAC e Boundary Balanced Impact BBI, diseñando y fabricando mecanismos que giran, arrojan y saltan obstáculos. Sus métodos realizan simulaciones mucho más rápido que el estado actual.-enfoques de última generación y con mayor precisión en comparación con los movimientos del mundo real.
DAC funciona reduciendo los grados de libertad, la cantidad de valores que codifican el movimiento, para acelerar las simulaciones y al mismo tiempo capturar movimientos importantes para escenarios dinámicos. Encuentra las mallas más difíciles que pueden representar correctamente las formas clave que serán tomadas por la dinámica yhace coincidir las propiedades del material de estas mallas directamente con el experimento de video grabado. BBI es un método para modelar el comportamiento de impacto de objetos elásticos. Utiliza las propiedades del material para proyectar suavemente las velocidades cerca de los sitios de impacto para modelar muchas situaciones de impacto en el mundo real, como el impacto y el rebote entreun material impreso suave y una mesa, por ejemplo.
El equipo se inspiró en la necesidad de herramientas de diseño más rápidas y precisas que puedan capturar simulaciones precisas de objetos elásticos que sufren deformación y colisión, especialmente a altas velocidades. Estos nuevos métodos podrían, en el futuro, aplicarse al diseño robótico, desarrollando robots a medida que adoptan cada vez más movimientos y características similares a los humanos.
"Este proyecto es realmente un primer paso para nosotros al impulsar métodos para simular la realidad", dice Kaufman. "Nos estamos enfocando en impulsarlos para el diseño automático y explorar cómo usarlos efectivamente en el diseño. Podemos crear bellas imágenes en la computadoragráficos y en animación, ampliemos este método a objetos reales en el mundo real que sean útiles, hermosos y eficientes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Asociación de Maquinaria de Computación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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