فایل ورد کامل بهینه سازی کنترل کننده های حرکتی با استفاده از محرک ها و اهداف مبتنی بر بیولوژیک

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

این مقاله، ترجمه شده یک مقاله مرجع و معتبر انگلیسی می باشد که به صورت بسیار عالی توسط متخصصین این رشته ترجمه شده است و به صورت فایل ورد (microsoft word) ارائه می گردد

متن داخلی مقاله بسیار عالی، پر محتوا و قابل درک می باشد و شما از استفاده ی آن بسیار لذت خواهید برد. ما عالی بودن این مقاله را تضمین می کنیم

فایل ورد این مقاله بسیار خوب تایپ شده و قابل کپی و ویرایش می باشد و تنظیمات آن نیز به صورت عالی انجام شده است؛ به همراه فایل ورد این مقاله یک فایل پاور پوینت نیز به شما ارئه خواهد شد که دارای یک قالب بسیار زیبا و تنظیمات نمایشی متعدد می باشد

توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل بهینه سازی کنترل کننده های حرکتی با استفاده از محرک ها و اهداف مبتنی بر بیولوژیک،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

تعداد صفحات این فایل: ۳۵ صفحه

چکیده

ما تکنیکی را برای ترکیب اتوماتیک کنترل کننده های پیاده روی و دویدن برای کاراکترهای شبیه انسانی سه بعدی که به صورت فیزیکی شبیه سازی شده اند ارائه خواهیم کرد. درجات آزادی لگن، زانو و قوزک پا، با استفاده از مجموعه ۸تایی از مدل های وترماهیچه ای تپه ای شکل، با قوانین کنترل بیولوژیکی-تحریکی بکار انداخته شده اند. پارامترهای این قوانین کنترلی با یک رویه بهینه سازی که شماری از مولفه های وظیفه حرکتی را پاسخ می دهد، و مدل هزینه انرژی کمینه دارد، انتخاب شده اند. ما اثبات خواهیم کرد که استفاده از محرک ها و هدف های با پایه بیولوژیکی، به طور قابل ملاحظه ای واقعیت قدم های زده شده توسط کنترل کننده های حرکتی را که بدون استفاده از داده کنترل مسیر حرکت عمل می کند، افزایش می دهد و نشان خواهیم داد که هزینه انرژی مصرفی، سنجش ساده و واحدی از تلاشی خواهد بود که برای بهینه سازی کنترل هردو کار قدم زدن و دویدن انجام می شود.

۱ معرفی

توسعه کنترل کننده های حرکتی پایه فیزیکی de novo، مستقل از داده حرکتی ذخیره، موضوعی بسیار قدیمی در تحقیقات گرافیک کامپیوتری بوده است، و در سال های اخیر دوباره احیاء شده است. صرف نظر از فرایند موثر، قدم های تولیدی توسط کنترل کننده های موجود از نمود طبیعی حرکت انسانی بسیار متفاوتند. برای مثال، کنترل کننده های پایه فیزیکی که از داده کنترل حرکت بهره نمی برند، به طور متداول حرکت قدم زدن را با پریدن زیاد انجام می دهند که با قوز زیاد و روانی کمتر از قدم زدن انسان عادی است.

۷ تشریح مطالب

ما یک پارامتربندی کنترل با تحریک بیولوژیکی ارائه نموده ایم که برای کنترل کننده های  دویدن و قدم زدن شبه انسانی سه بعدی  با سرعت های مختلف قابل استفاده است. کنترل کننده ها برای اطمینان از مجموعه ای از وظایف سطح بالا حین کمینه کردن ترم تلاش برپایه مدلسازی نرخ مصرف انرژی متابولیک، بهینه شده اند. بطور قابل ملاحظه، دویدن و قدم زدن ظاهر شده از فرایند بهینه سازی مشابه، به سادگی با تغییر سرعت هدف و ارزش دهی آغازی انجام شده اند. درمیان مقایسه های سینماتیک و داده چرخش قدم زدن انسان، ما نشان می دهیم که نتایجمان با یک استراتژی تولید گشتاور شبه انسانی تطابق دارد، در حالی که داده سینماتیک از کارهای قبلی بسیار نزیکتر به انسان است. کار ما اهمیت مدلسازی قیود در تولید گشتاور از فیزیولوژی عضله را، در هردو مورد محدودکردن فضای مسیرهای چرخش احتمالی و ارائه مدل تلاش نمایان می سازد.

عنوان انگلیسی:Optimizing Locomotion Controllers Using Biologically-Based Actuators and Objectives~~en~~

Abstract

We present a technique for automatically synthesizing walking and running controllers for physically-simulated 3D humanoid characters. The sagittal hip, knee, and ankle degrees-of-freedom are actuated using a set of eight Hill-type musculotendon models in each leg, with biologically-motivated control laws. The parameters of these control laws are set by an optimization procedure that satisfies a number of locomotion task terms while minimizing a biological model of metabolic energy expenditure. We show that the use of biologically-based actuators and objectives measurably increases the realism of gaits generated by locomotion controllers that operate without the use of motion capture data, and that metabolic energy expenditure provides a simple and unifying measurement of effort that can be used for both walking and running control optimization.

۱ Introduction

The development of physics-based locomotion controllers de novo, independent from stock motion data, has been a long-standing objective in computer graphics research and has seen resurgence in recent years. Despite impressive progress, the gaits produced by existing controllers fall short of the natural appearance of human locomotion. For example, physicsbased walking controllers that do not rely on motion capture data commonly produce walking motion with exaggerated hip flexion which appears more crouched and less fluid than typical human walking.

۷ Discussion

We have presented a biologically-motivated control parameterization that can be used to automatically generate 3D human-like walking and running controllers of different speeds. Controllers are optimized to satisfy a set of high-level task terms while minimizing an effort term based on modeling the rate of metabolic energy expenditure. Notably, walking and running emerge from the same optimization process simply by changing the target velocity and initialization. Through comparisons to kinematic and torque data of human walking, we show that our results adopt a human-like torque generation strategy while producing kinematic data significantly closer to humans than previous work. Our work demonstrates the importance of modeling constraints on torque generation due to muscle physiology, both in restricting the space of possible torque trajectories and in providing a realistic model of effort.

$$en!!