虚拟环境下的活动线缆物理特性建模与运动仿真技术

摘要

针对活动线缆的布线工艺可靠性差的问题,提出一种基于弹性细杆力学模型的活动线缆物性建模与运动仿真方法。该方法针对活动线缆的柔性及连续性特性,通过建立固定的惯性坐标系、与活动线缆微元固连的Frenet坐标系和主轴坐标系等三套坐标系,并对活动线缆微元进行平衡状态下的受力分析,得到活动线缆在平衡状态下的Kirchhoff方程,进而建立活动线缆物理特性模型。在此基础上,给出基于该物理特性模型的活动线缆运动仿真方法,同时提出与活动线缆运动仿真方法相适应的数据结构,通过'路径关键点'和'路径'两个层面对线缆运动过程中的位姿在空间及时间两个维度上进行表达和记录。建立相关试验验证系统,通过试验对相关模型和算法进行了有效验证。