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Calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints desserrés

PuzzleFlex: une méthode de calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints lâches

Des exemples simples de la flexibilité des énigmes planaires. Crédit: Lensgraf et al.

Les petits mouvements entre les différentes parties des casse-tête, les bâtiments LEGO, les dorsales humaines et les systèmes de robots modulaires connectables peuvent permettre la flexion de leurs structures entières. Une équipe de chercheurs du Dartmouth College a récemment mené une étude explorant la cinématique (c'est-à-dire les caractéristiques ou propriétés du mouvement dans des objets) de collections de corps rigides qui deviennent flexibles lorsqu'ils sont combinés ensemble en tant que système. Leur papier, pré-publié sur arXiv, présente PuzzleFlex, une nouvelle méthode de calcul des mouvements libres d’un assemblage plan de corps rigides reliés par des joints lâches.

"Nous sommes intéressés par la construction robotisée de bâtiments en briques imbriquées", a déclaré à TechXplore, Devin Balkcom, l'un des chercheurs qui a mené l'étude. "La principale caractéristique des briques imbriquées est qu'elles se lient sans nécessiter de ciment, ce qui facilite leur construction et leur réutilisation, un peu comme les jouets LEGO. Contrairement au LEGOS, nos briques ne reposent pas sur le frottement et peuvent se lier de manière lâche L’objectif principal des travaux en cours est d’analyser la flexibilité et la force des résultats obtenus. puzzlecomme des structures. "

L'outil conçu par Balkcom et ses collègues modélise les joints en utilisant des contraintes de distance locales. Il linéarise ensuite ces contraintes en fonction de la vitesse des espaces de configuration, pour aboutir à une formulation de programmation linéaire qui peut être utilisée pour analyser des systèmes composés de milliers de corps rigides, également appelés puzzles.

"On a écrit équations mathématiques Samuel Lensgraf, le principal étudiant diplômé à la tête de la recherche, a déclaré à TechXplore. Nous utilisons ensuite cet ensemble d’équations pour analyser la façon dont les mouvements à grande échelle de les pièces éloignées peuvent être composées de petits mouvements locaux. L’un des principaux avantages de la méthode proposée est qu’elle inclut certaines approximations qui permettent un calcul très rapide, permettant ainsi l’analyse de puzzles de plusieurs milliers de pièces. "

Les chercheurs ont testé leur méthode sur plusieurs systèmes composés de corps rigides de différentes tailles. Ils ont observé que PuzzleFlex rencontrait de plus grandes difficultés lors de l'analyse de certains systèmes, généralement des structures plus denses, alors qu'il résolvait les autres énigmes assez rapidement.

"Notre découverte la plus significative est que certains arrangements de puzzles imbriqués en briques sont plus solides que d'autres et que méthodes de calcul peut être assez rapide pour envisager rapidement de nombreux arrangements possibles, offrant ainsi un aperçu des bonnes et des mauvaises conceptions de construction ", a déclaré Balkcom.

À l'avenir, la méthode développée par Balkcom, Lensgraf et leurs collègues pourrait avoir de nombreuses applications intéressantes. Par exemple, il pourrait être utilisé pour analyser des collections de robots modulaires, pour effectuer des analyses de perturbation de la stabilité structurelle ou pour étudier la tolérance de systèmes mécaniques.

  • PuzzleFlex: une méthode de calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints lâches

    Briques imbriquées qui ont motivé l'étude. Crédit: Yinan Zhang & Devin Balkcom.

  • PuzzleFlex: une méthode de calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints lâches

    Autres exemples de la flexibilité des énigmes planaires. Crédit: Lensgraf et al.

  • PuzzleFlex: une méthode de calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints lâches

    Une chaise construite à l'aide de blocs imbriqués. Crédit: Yinan Zhang & Devin Balkcom.

En outre, cela pourrait aider à étudier le contrôle de la formation de divers robots mobiles. Les chercheurs prévoient maintenant d’optimiser davantage leur approche et de la comparer à d’autres approches de simulation dynamique de pointe.

"L'approche mathématique publiée s'applique aux énigmes planaires; nous étendons actuellement la méthode pour qu'elle fonctionne avec des énigmes imbriquées en trois dimensions", a ajouté Lensgraf.


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Plus d'information:
PuzzleFlex: mouvement cinématique des chaînes aux articulations lâches. arXiv: 1906.08708 (cs.RO). arxiv.org/abs/1906.08708

© 2019 Science X Network

Citation:
                                                 PuzzleFlex: Calcul du mouvement cinématique de systèmes à joints lâches (11 juillet 2019)
                                                 récupéré le 11 juillet 2019
                                                 sur https://techxplore.com/news/2019-07-puzzleflex-kinematic-motion-loose-joints-html.html

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