From Fold to Function: Dynamic Modeling and Simulation-Driven Design of Origami Mechanisms
Tianhui Han, Shashwat Singh, Sarvesh Patil, Zeynep Temel
折纸启发的机制可以将扁平的薄片转化为功能三维动态结构,这些结构轻巧,紧凑,能够进行复杂的运动。 这些特性使折纸在机器人和可部署系统中变得越来越有价值。 然而,准确模拟它们的折叠行为和与环境的相互作用仍然具有挑战性。 为了解决这个问题,我们提出了一个折纸机制仿真的设计框架,该框架利用了MuJoCo的可变形体功能。 在我们的方法中,折纸表被表示为具有用户指定的约束的互连可变形元素的图形,例如折痕和驱动,通过直观的图形用户界面(GUI)定义。 该框架允许用户生成物理一致的模拟,这些模拟可以捕获折纸机制的几何结构及其与外部物体和表面的相互作用。 我们通过折纸弹射器的案例研究证明了我们的方法的实用性,其中使用协方差矩阵适应进化策略(CMA-ES)在模拟中优化了设计参数,并在物理原型上进行了实验验证。 优化的结构实现了改进的投掷性能,说明了我们的系统如何实现快速、模拟驱动的折纸设计、优化和分析。
Origami-inspired mechanisms can transform flat sheets into functional three-dimensional dynamic structures that are lightweight, compact, and capable of complex motion. These properties make origami increasingly valuable in robotic and deployable systems. However, accurately simulating their folding behavior and interactions with the environment remains challenging. To address this, we present a design framework for origami mechanism simulation that utilizes MuJoCo's deformable-body capabilities...