电热折纸机器人系统的快速多物理场仿真
发布日期：2021-10-18 16:56:42
导读 折纸原理可以创建可以自组装成复杂 3D 配置的机器人系统。然而，通常使用基于运动学的方法和其他物理领域的能力，例如电热驱动。最近的一
折纸原理可以创建可以自组装成复杂 3D 配置的机器人系统。然而，通常使用基于运动学的方法和其他物理领域的能力，例如电热驱动。
最近的一篇论文提出了一种新的模拟框架来捕捉电热驱动折纸的多物理场。
它依赖于杆和铰链模型，可以捕获电产生的局部加热、热诱导的折痕曲率、热机械耦合的大折叠、接触诱导的面板相互作用以及其他载荷，例如重力。
该框架被证明在模拟、设计和优化电热或热驱动折纸机器人系统方面是有效和高效的。它的应用包括折纸起重机模式的模拟和折纸机器人抓手的优化。
电热驱动折纸提供了一种创建具有高级变形和功能能力的 3D 系统的新方法。然而，目前很难模拟此类系统的多物理行为，因为电热驱动和大折叠变形高度相互依赖。在这项工作中，我们为电热折纸机器人系统引入了一个快速多物理场仿真框架，该框架可以捕获：热机械耦合驱动、面板间接触、传热、大变形折叠和其他应用于折纸的复杂载荷。与有限元模拟的比较验证了所提出的框架，用于捕获具有不同系统几何形状、材料和周围环境的折纸传热。对物理电热微折纸的验证进一步证明了所提出模型的有效性。提供了更复杂的折纸图案的模拟和折纸优化的案例研究作为应用示例，以展示模型的能力和效率。该框架为主动折纸机器人系统的分析、设计、控制和优化提供了一种新颖的仿真工具，推动了可行变形和功能能力的边界。
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