工業(yè)機(jī)器人三維仿真中碰撞檢測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、碰撞檢測(cè)是機(jī)器人仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)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(gè)或多個(gè)物體之間是否發(fā)生接觸或穿透。隨著機(jī)器人仿真技術(shù)的發(fā)展，仿真環(huán)境對(duì)碰撞檢測(cè)的精確性提出更高的要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確的碰撞檢測(cè)對(duì)提高仿真環(huán)境的真實(shí)性和沉浸感起著重要的作用。本文以現(xiàn)有的機(jī)器人仿真平臺(tái)為背景，研究了在仿真工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)器人與周圍環(huán)境之間和機(jī)器人自身關(guān)節(jié)之間的碰撞檢測(cè)問題，提出一種有效的碰撞檢測(cè)算法，從而在機(jī)器人仿真平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了精確的

2、碰撞檢測(cè)。
　　首先，本文針對(duì)RAPID算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種基于AABB和OBB混合層次包圍盒的碰撞檢測(cè)算法。利用AABB包圍盒構(gòu)造簡(jiǎn)單和相交測(cè)試速度快的特點(diǎn)，在碰撞檢測(cè)的初始階段構(gòu)造各物體的AABB包圍盒進(jìn)行粗略的碰撞檢測(cè)，利用OBB包圍盒緊密性好、測(cè)試準(zhǔn)確率高的特點(diǎn)進(jìn)一步構(gòu)造各零件的OBB包圍盒進(jìn)行精確的碰撞檢測(cè)。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(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該算法具有較高

3、的碰撞檢測(cè)準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性，但是在運(yùn)行速度和存儲(chǔ)需求方面還可以進(jìn)一步優(yōu)化。
　　其次，本文針對(duì)基于AABB和OBB混合層次包圍盒的碰撞檢測(cè)算法進(jìn)行了速度和存儲(chǔ)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(duì)AABB包圍盒的相交測(cè)試進(jìn)行優(yōu)化，采用基于時(shí)空相關(guān)性的加速遍歷算法對(duì)混合層次包圍體樹進(jìn)行遍歷優(yōu)化。存儲(chǔ)優(yōu)化:采用基于壓縮存儲(chǔ)根節(jié)點(diǎn)的方法進(jìn)行根節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)優(yōu)化，采用改進(jìn)的基于壓縮存儲(chǔ)的三角形快速相交測(cè)試算法進(jìn)行葉