Aquarium 2.0: Реализация роботизированного плавания с помощью дифференцируемого моделирования вза...

Aquarium 2.0: Реализация роботизированного плавания с помощью дифференцируемого моделирования взаимодействия жидкости и конструкции (JJ Lee) PreTalx: https://pretalx.com/juliacon-2026/tal... Достижение эффективности и ловкости плавания, сравнимых с рыбами, остается труднодостижимой целью в подводной робототехнике — задачей, требующей точного моделирования сложных вихревых взаимодействий между телом робота и окружающей жидкостью. Эта динамика, управляемая связанными обыкновенными и частными дифференциальными уравнениями, представляет собой гораздо более сложную вычислительную задачу, чем динамика многозвенных систем классических жестких роботов. Мы представляем Aquarium 2.0, фреймворк Julia для моделирования сильно связанных мультифизических процессов взаимодействия жидкости и робота как единой задачи оптимизации. Связанные уравнения Навье-Стокса для манипулятора и несжимаемой жидкости выводятся совместно из одного лагранжиана с использованием принципа наименьшего действия, и мы применяем дискретную вариационную механику для получения стабильной, хорошо обусловленной и физически точной схемы для совместного моделирования сочлененных тел и окружающей их жидкости. Производные полностью связанной динамики вычисляются с помощью теоремы о неявной функции, что делает симулятор непосредственно пригодным для градиентной оптимизации в рамках экосистемы научных вычислений Julia. Мы демонстрируем различные варианты плавания биоинспирированного плавающего робота, включая волнообразное движение вперед и высокодинамичный, оптимизированный маневр выхода из состояния C-старта. Оба варианта движения проверены на физическом оборудовании, демонстрируя успешный перенос из симуляции в реальный мир.