RETO

El Sr. Frédéric Nicolo quería desarrollar un simulador de una motocicleta que funcionara al mismo nivel que los simuladores actuales, adaptándose a las funcionalidades únicas de las motocicletas.

SOLUCIÓN

El Sr. Nicolo inició su propia aventura, desarrollando un simulador utilizando Maple, que se diseñó específicamente para motocicletas. Escogió MapleSim por su sofisticació en lo que se refiere al modelado requerido para la simulación que quería realizar.

RESULTADO

El Sr. Nicolo fue capaz de desarrollar modelos que podía actualizar directamente en el simulador. Utilizar MapleSim le permitió procesar datos de forma más rápida y revisar escenarios de prueba y resultados de simulación más eficientemente. MapleSim también simplificó el postprocesado de datos calculados, facilitando la comparación de resultados de múltiples simulaciones.

Muchas ideas innovadoras y tecnologías avanzadas nacen de la pasión, y el simulador de carreras de motocicletas desarrollado por Frédéric Nicolo no es una excepción. Un ingeniero de cálculo numérico y científico en Francia, el Sr. Nicolo ama las motocicletas que le inspiraron para iniciar su propio negocio después de ver que no existían simuladores de motocicletas que funcionaran al mismo nivel que los simuladores de conducción para automóviles. Utilizando MapleSim, la herramienta de modelado y simulación de Maplesoft fue capaz de desarrollar su simulador con éxito, diseñado para tratar las características únicas de las motocicletas. "El mundo de las motocicletas está dirigido a una audiencia limitada; los fabricantes de motos son pocos y la inversión en investigación y desarrollo es poca en comparación con el sector del automóvil," dice. "Los fenómenos físicos relacionados con las carreras de motos son difíciles de replican en un simulador. Estos comprenden un espectro más amplio que el de los coches - como la inclinación y el balanceo - y pocos de estos factores pueden despreciarse o aproximarse."

Cuando se lleva una motocicleta, el piloto necesita un montón de información relevante que le ayude a conducir su moto en condiciones favorables; el balance correcto entre el conductor, la moto y el entorno son difíciles de simular. El Sr. Nicolo se propuso diseñar y desarrollar un simulador de carreras de motos para simular mejor los fenómenos físicos alrededor de las carreras de motos y llevarlas al simulador de la forma más apropiada posible para el piloto.

Para simular muchos fenómenos físicos para este proyecto para el Sr. Nicolo fue esencial encontrar la herramienta adecuada para modelarlos con precisión. Los diferentes dominios involucrados en el desarrollo de un simulador de carreras hacen necesario disponer de una herramienta eficiente que permita obtener un rápido modelo de diseño multidominio, altamente escalable. Previamente, el Sr. Nicolo utilizó un modelo digital codificado a mano en C++ para las simulaciones de la moto. Codificar desde cero un modelo de la dinámica de la motocicleta fue una experiencia muy gratificante para él, pero tenía sus limitaciones, particularmente en lo que se refiere al nivel de precisión y la escalabilidad del modelo. "Entonces me presentaron MapleSim, que descubrí que proporciona una gran cantidad de sofisticación en el modelado físico requerido para estos experimentos", explicó el Sr. Nicolo. "Tuve acceso a una versión de evaluación de mapleSim y el tiempo de la prueba me hizo sentirme seguro que que la solución MapleSim cumpliría mis numerosos requisitos, desde la perspectiva del modelado físico, el rendimiento y la interoperabilidad del código generado calculado. El código generado desde un modelo MapleSim es libre de cualquier tipo de licencia y de librerías propietarias, lo que permite al usuario diseñar modelos digitales que pueden adaptarse fácilmente en muchos entornos en tiempo real."

Mucho de su trabajo con el simulador está enfocado en el cálculo de la dinámica de la motocicleta para tener una base de simulación sólida y realista para el comportamiento de una motocicleta. El proyecto abarca los siguientes elementos:

  • Adquisición de interacciones piloto/motocicleta
  • Modelado físico y simulación del piloto, la motocicleta y su entorno
  • Uso de resultados de la modelización para crear experiencias realistas para el piloto simulador
  • Descripción y visualización 3D del mundo virtual donde el piloto y su máquina operan
  • Inclusión de un sistema sonoro en el mundo virtual

El Sr. Nicolo ya tenía experiencia utilizando el lenguaje de modelado Modelica y el uso de MapleSim de Modelica le facilitó el desarrollo de un modelo de la dinámica de la motocicleta que incorporara estos elementos. Su modelo comprendía elementos desarrollados utilizando las librerías de Multicuerpos y Mecánica 1D de MapleSim, elementos desarrollados en C++ e interconectado con MapleSim, y un controlador de servomotor desarrollado en MapleSim. Comprobó la integración de un número de módulos previamente a su desarrollo en C++ y, con alguna adaptación, optimizó el código generado, permitiéndole construir ejecutables eficientes y escalables. “Fui capaz de comprobar con éxito la ejecución en tiempo real del modelo de la dinámcia de la motocicleta en pasos fijos de 200µs en una configuración actual de máquina de rango medio,” añadió.

"El modelo también abarca múltiples dominios con la inclusión de elementos de comunicaciones como módulos Ethernet, y componentes, que incluyen una una tarjeta de conductor necesaria pare que el código funcione en la plataforma de simulacion de la motocicleta", explicó el Sr. Nicolo. "El objetivo era desarrollar un modelo de MapleSim que, una vez compilado fuera un ejecutable, que puediera ser utilizado directamente en el simulador," dijo. "MapleSim offrece una ventaja real como plataforma de integración de modelos – combinando modelos de varios dominos y técnicas de ingeniería – debido a las capacidades de Modelica de MapleSim y la capacidad de utilizar código C externo en modelos de MapleSim.”

El uso de la aplicación de generación de código de MapleSim fue un paso importante para el Sr. Nicolo porque le permitió generar código ejecutable para reconfigurar toda la moto sin tener que regenerar el modelo desde MapleSim. La ventana de análisis integrada con MapleSim combina dos aproximaciones complementarias cuando se procesan datos de simulación, ofreciendo una aproximación cualitativa inicial que puede ejecutarse rápidamente mediante la visualización de los resultados como un video 3D. "Con esta funcionalidad, se puede procesar la información, rápidamente, y decidir revisar el escenario y el modelado de prueba, o ir hacia una aproximación más detallada con análisis de los resultados de la simulación," dijo el Sr. Nicolo. "De nuevo, la aproximación cuantitativa se hace más fácil con las herramientas disponibles en MapleSim. La comparación de los resultados de varias simulaciones también es una funcionalidad muy interesante. El postprocesado de los datos calculados y el desarrollo de modelos son simplificados en gran medida mediante estas herramientas."

El Sr. Nicolo enfatizó que su proyecto puede seguir beneficiándose de MapleSim a medida que el simulador de motocicletas se hace cada vez más complejo e incorpora modelos más precisos. Yendo más alla, planea utilizar MapleSim para abarcar incluso más funciones en su proyecto de simulador, incluyendo procesado de adquisición de datos, dimensionado de piezas mecánicas, y actuadores en la plataforma de simulación, y diseño y desarrollo de lazos de control de actuadores del simulador.

“A medida que el simulador siga evolucionando, será capaz de realizar incluso más funciones con gran precisión. La solución de MapleSim proporciona al simulador de motocicletas herramientas efectivas para desarrollar aún más el rendimiento del sistema," dijo el Sr. Nicolo "Las numerosas herramientas de MapleSim y sus capacidades están dirigiendo el éxito de este proyecto.”

 

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