野外作业时,双足机器人走沙土软地很容易沉陷、打滑,去现场实物测试成本高、环境不可控,还存在样机损坏、数据不准的问题。德颐姆运用 EDEM 离散元仿真,搭建沙土路面虚拟工况,高效验证机器人松软地面通行与稳定性能,为山丘、陡坡、雪地等复杂地形研发打好基础。
一、虚拟沙土场景快速搭建
依托 EDEM 搭建仿真沙土路面,适配机器人真实行走步态,规范颗粒接触力学模型,设置合理仿真计算参数。整套仿真体系运行稳定,可完整呈现机器人行走全过程画面与交互数据。
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沙粒的使用,接触模型是Hertz-Mindlin公式,路面位置参数已经过标定。
二、直观看清足土交互受力状态
仿真可全程观测足部和沙土的相互作用:落地支撑时土壤稳定承载机身重量,抬腿阶段受力归零;行走时沙土提供摩擦力保障前进,同时清晰看到足部下沉、轻微滑移、受力前后转移的完整步态变化,颗粒受力云图可视化展示土体挤压状态。我们能精准获取沉陷程度、打滑比例、土壤支撑力等关键指标,理清机器人和软土之间的受力耦合规律。
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机器人足支撑相与软土交互时颗粒压缩力云图
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机器人足支撑相软土交互时颗粒压缩力云图
三、EDEM 仿真带给客户三大实际益处
1. 大幅降本避险不用反复制作样机、搭建野外试验场地,不受户外土质、天气影响,随意调试不同软硬、粘性土壤,杜绝实物测试磕碰损坏风险。
2. 精准优化行走设计量化足端压力、机身姿态、质心轨迹,提前预判陷土、腾空、失衡侧翻等危险情况,优化足部结构、步速、步态控制策略。
3. 一键拓展全地形研发沙土平地是基础前置试验,这套仿真方法可直接复用延伸:模拟软土山丘,预判行走冲击;测算陡坡临界失稳角度,确定最大爬坡能力;后续还能拓展雪地仿真,全面提升机器人全地形适应力。
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下期预告:机器人雪交互仿真
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