Examining the simulation-to-reality gap of a wheel loader digging in deformable terrain

要約

私たちは、物理ベースのシミュレーターが、土の山にバケットを充填する実際のホイールローダーをどの程度再現できるかを調査します。
比較は、車両の動きと作動力、積載質量、総仕事量のフィールドテストの時系列を使用して行われます。
この車両は、摩擦接触、ドライブライン、リニア アクチュエーターを備えた剛体マルチボディ システムとしてモデル化されました。
土壌については、マルチスケール加速の有無にかかわらず、さまざまな解像度の離散要素モデルをテストしました。
時空間分解能は 50 ～ 400 mm、2 ～ 500 ms の範囲であり、計算速度はリアルタイムの 1/10,000 ～ 5 倍速でした。
シミュレーションと現実のギャップは約 10% であることが判明し、リアルタイム シミュレーションと互換性があるなど、忠実度のレベルに弱い依存性を示しました。
さらに、異なるシミュレーション ドメイン間での転送時の最適化されたフォース フィードバック コントローラーの感度が調査されました。
ドメイン ギャップが約 15% であるにもかかわらず、ドメイン バイアスによりパフォーマンスが 5% 低下することが観察されました。

要約(オリジナル)

We investigate how well a physics-based simulator can replicate a real wheel loader performing bucket filling in a pile of soil. The comparison is made using field test time series of the vehicle motion and actuation forces, loaded mass, and total work. The vehicle was modeled as a rigid multibody system with frictional contacts, driveline, and linear actuators. For the soil, we tested discrete element models of different resolutions, with and without multiscale acceleration. The spatio-temporal resolution ranged between 50-400 mm and 2-500 ms, and the computational speed was between 1/10,000 to 5 times faster than real-time. The simulation-to-reality gap was found to be around 10% and exhibited a weak dependence on the level of fidelity, e.g., compatible with real-time simulation. Furthermore, the sensitivity of an optimized force feedback controller under transfer between different simulation domains was investigated. The domain bias was observed to cause a performance reduction of 5% despite the domain gap being about 15%.

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