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사지 없는 유기체의 이동을 시뮬레이션하기 위한 새로운 미분 기하학적 프레임워크를 제안합니다. 푸리에-체비쇼프 다항식을 사용하여 신체를 모델링하고, 물리적 타당성을 보장하는 최적화 문제를 통해 사실적인 움직임을 구현합니다.
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원문 바로가기사지 없는(limbless) 변형 가능한 유기체의 이동 시뮬레이션은 컴퓨터 그래픽스, 소프트 로보틱스 (soft robotics), 그리고 계산 모델링 (computational modeling) 분야 전반에 걸쳐 여전히 도전적인 과제로 남아 있습니다. 본 연구에서는 뱀과 같이 가늘고 부드러운 물체 (soft bodies)의 움직임을 모델링하기 위한 새로운 미분 기하학적 (differential-geometric) 프레임워크를 제시합니다. 신체는 푸리에-체비쇼프 다항식 기저 (Fourier-Chebyshev polynomial basis)를 사용하는 3차원 매개변수 곡선 (parametric curve)으로 표현됩니다. 움직임은 다항식 계수 (polynomial coefficients)를 추정함으로써 곡선과 환경 사이의 상호작용을 결정하는 최적화 문제를 해결함으로써 계산됩니다. 물리적으로 타당하고 자기 교차 (self-intersecting)가 발생하지 않는 동작을 보장하기 위해, 굽힘 (bending) 및 비틀림 (torsional) 에너지 항이 공식에 포함되었습니다. 결과물인 곡선은 보간 (interpolation)을 통해 표면 표현 (surface representation)을 구동하는 데 사용되며, 이는 스키닝 (skinning) 기술과 유사한 사실적인 시각화를 가능하게 합니다. 우리는 제안된 접근 방식의 견고성과 다재다능함을 입증하기 위해 다양한 복잡한 시나리오와 매개변수 설정에 걸쳐 평가를 수행합니다. 최신 기술 (state-of-the-art) 방법들과의 비교 분석 결과, 우리의 접근 방식이 개선된 시뮬레이션 품질을 달성하고 더욱 물리적으로 사실적인 움직임을 생성함을 보여줍니다.