ترجمه فارسی مقاله طراحی معکوس ربات‌های پرش فعال Snap با استفاده از یادگیری ماشینی به کمک مکانیک

چکیده

Exploring the design and control strategies of soft robots through simulation is highly attractive due to its cost-effectiveness. Although many existing models (e.g., finite element analysis) are effective for simulating soft robotic dynamics, there remains a need for a general and efficient numerical simulation approach in the soft robotics community. In this paper, we develop a discrete differential geometry-based numerical framework to achieve the model-based inverse design of a novel snap-actuated jumping robot. It is found that the dynamic process of a snapping beam can be either symmetric or asymmetric, such that the trajectory of the jumping robot can be tunable (e.g., horizontal or vertical). By employing this novel mechanism of the bistable beam as the robotic actuator, we next propose a physics-data hybrid inverse design strategy for the snap-jump robot with a broad spectrum of jumping capabilities. We first use the physical engine to study the influences of the robot’s design parameters on the jumping capabilities, then generate extensive simulation data to formulate a data-driven inverse design solution. The inverse design solution can rapidly explore the combination of design parameters for achieving a target jump, which provides valuable guidance for the fabrication and control of the jumping robot. The proposed methodology paves the way for exploring the design and control insights of soft robots with the help of simulations.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

کاوش در طراحی و استراتژی های کنترل روبات های نرم از طریق شبیه سازی به دلیل مقرون به صرفه بودن آن بسیار جذاب است.اگرچه بسیاری از مدل های موجود (به عنوان مثال ، تجزیه و تحلیل عناصر محدود) برای شبیه سازی دینامیک روباتیک نرم مؤثر هستند ، اما یک روش شبیه سازی عددی عمومی و کارآمد در جامعه روباتیک نرم وجود دارد.در این مقاله ، ما یک چارچوب عددی مبتنی بر هندسه دیفرانسیل گسسته برای دستیابی به طراحی معکوس مبتنی بر مدل از یک روبات پرش با ضربه محکم و ناگهانی جدید ایجاد می کنیم.مشخص شده است که فرآیند پویا یک پرتوی چسبان می تواند متقارن یا نامتقارن باشد ، به گونه ای که مسیر ربات پرش قابل تنظیم باشد (به عنوان مثال ، افقی یا عمودی).با استفاده از این مکانیسم جدید پرتو قابل استفاده به عنوان محرک روباتیک ، ما در ادامه یک استراتژی طراحی معکوس ترکیبی فیزیک داده برای ربات Snap-Jump با طیف گسترده ای از قابلیت های پرش پیشنهاد می کنیم.ما ابتدا از موتور فیزیکی برای مطالعه تأثیرات پارامترهای طراحی ربات بر روی قابلیت های پرش استفاده می کنیم ، سپس داده های شبیه سازی گسترده ای را برای تدوین یک راه حل طراحی معکوس داده محور ایجاد می کنیم.راه حل طراحی معکوس می تواند به سرعت ترکیبی از پارامترهای طراحی را برای دستیابی به یک پرش هدف کشف کند ، که راهنمایی های ارزشمندی را برای ساخت و کنترل ربات پرش فراهم می کند.روش پیشنهادی راه را برای کاوش در طراحی و کنترل بینش روبات های نرم با کمک شبیه سازی هموار می کند.