SIMULACIÓN INTERACTIVA DE CUERDAS PARA IZAJE DE CARGAS UTILIZANDO BULLET PHYSICS"

Abstract

The realistic simulation of load-lifting ropes is a complex task, as it involves creating of various effects that are related to physical processes. To achieve the simulation of such processes or physical effects, it is necessary to apply physics-based simulation. This work focuses on the creation of an interactive application for simulating load-lifting ropes applying realistic physics. Among the objectives necessary to accomplish the previous task can be mentioned the achievement of low processing times and the correct simulation of the reaction of the rope to collisions and high tonnage loads. For this purpose, it was necessary to study de State of the Art of this problem, wich involves topics such as real-time rendering (required for interactive simulations), physically-based simulation (covering rigid and soft body dynamics and collision detection), physics engines (software responsible of perform the necessary calculations to simulate the laws of physics) and the characteristics of the specific engine used for the proposed solution (Bullet physics). This solution consists of an application that is made of 4 layers: application, graphics, physics and user input, where two main approaches where used to simulate the rope: the mass-spring approach (articulated rigid body) and the continous model (soft body), finally being the first one that gave better results.

La simulación realista de cuerdas para izaje de cargas es una tarea compleja, pues implica crear varios efectos que involucran procesos físicos. Para lograr simular dichos procesos o efectos físicos es necesaria la utilización de simulación basada en física. El presente trabajo se centra justamente en la creación de una aplicación interactiva para la simulación de cuerdas de levantamiento de cargas aplicando físicas realistas. Entre los objetivos necesarios para llevar a cabo esta tarea se encuentran alcanzar tiempos de procesamiento bajos y simular correctamente la reacción de la cuerda ante colisiones y cargas de alto tonelaje. Para tales efectos, se hace un estudio del Estado del Arte, donde se ahonda sobre temas como la renderización en tiempo real (necesaria para simulaciones interactivas), simulación basada en física (abarcando la dinámica de cuerpo rígido y deformable y detección de colisiones), motores físicos (software encargado de realizar los cálculos necesarios para simular las leyes de la física), junto con las características del motor específico que se usará (Bullet Physics). La solución consiste en un aplicación formada por 4 capas: aplicación, gráfica, física e input de usuario, usándose dos enfoques principales para simular cuerdas: el método de masa-resorte (cuerpo rígido articulado) y el modelo continuo (cuerpo deformable), siendo finalmente el primero aquel que dio mejores resultados.