工業(yè)機器人三維仿真中碰撞檢測技術(shù)的研究.pdf

1、碰撞檢測是機器人仿真、虛擬現(xiàn)實、計算機可視化等領(lǐng)域中的關(guān)鍵問題，其基本任務(wù)是確定兩個或多個物體之間是否發(fā)生接觸或穿透。隨著機器人仿真技術(shù)的發(fā)展，仿真環(huán)境對碰撞檢測的精確性提出更高的要求，實現(xiàn)實時、精確的碰撞檢測對提高仿真環(huán)境的真實性和沉浸感起著重要的作用。本文以現(xiàn)有的機器人仿真平臺為背景，研究了在仿真工業(yè)機器人運動過程中機器人與周圍環(huán)境之間和機器人自身關(guān)節(jié)之間的碰撞檢測問題，提出一種有效的碰撞檢測算法，從而在機器人仿真平臺中實現(xiàn)了精確的

2、碰撞檢測。
　　首先，本文針對RAPID算法進行了改進，提出一種基于AABB和OBB混合層次包圍盒的碰撞檢測算法。利用AABB包圍盒構(gòu)造簡單和相交測試速度快的特點，在碰撞檢測的初始階段構(gòu)造各物體的AABB包圍盒進行粗略的碰撞檢測，利用OBB包圍盒緊密性好、測試準(zhǔn)確率高的特點進一步構(gòu)造各零件的OBB包圍盒進行精確的碰撞檢測。采用自頂向下的方法構(gòu)造各物體的AABB-OBB混合層次包圍體樹。經(jīng)過茶壺模型的碰撞檢測實驗驗證，該算法具有較高

3、的碰撞檢測準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性，但是在運行速度和存儲需求方面還可以進一步優(yōu)化。
　　其次，本文針對基于AABB和OBB混合層次包圍盒的碰撞檢測算法進行了速度和存儲方面的優(yōu)化。速度優(yōu)化:提出一種基于軸劃分理論的希爾排序全局搜索算法對AABB包圍盒的相交測試進行優(yōu)化，采用基于時空相關(guān)性的加速遍歷算法對混合層次包圍體樹進行遍歷優(yōu)化。存儲優(yōu)化:采用基于壓縮存儲根節(jié)點的方法進行根節(jié)點的存儲優(yōu)化，采用改進的基于壓縮存儲的三角形快速相交測試算法進行葉