機器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中碰撞檢測算法的研究.pdf

1、本文主要研究機器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中的碰撞檢測算法.首先對仿真監(jiān)控系統(tǒng)做了一個簡單介紹,然后在總結(jié)、分析現(xiàn)階段已有的碰撞檢測算法特點與局限的基礎(chǔ)上,針對碰撞檢測的實時性和精確性等一系列問題作了深入研究.仿真系統(tǒng)中往往物體數(shù)目繁多,如何實時,精確地實現(xiàn)多個物體的碰撞檢測就非常重要.傳統(tǒng)的多物體間的碰撞檢測算法一般時間復(fù)雜度為O(n<'2>),不能滿足實時性的要求,而且大多是集中式串行處理方法,不利于碰撞檢測快速實現(xiàn),碰撞檢測的實時性成為動態(tài)實

2、時仿真的一個瓶頸問題.由此,我們在分析了以往的面向?qū)ο蟮姆椒ǖ木窒扌院?提出一種新的面向?qū)ο蟛⑿信鲎矙z測算法.與以往方法相比,不但進一步降低了多個物體間的碰撞檢測的時間復(fù)雜性,而且算法具備良好的通用性,能很好地適用于各種運動形式的物體運動,實時進行物體運動狀態(tài)更新,完成動態(tài)碰撞檢測.同時也很好地保證各仿真節(jié)點的自治性和仿真監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性.在對仿真監(jiān)控系統(tǒng)中兩個物體之間進行碰撞檢測時,根據(jù)機器人構(gòu)造與模型的特點,我們提出了將復(fù)雜的任意

3、多面體剖分為多個簡單四面體,在此基礎(chǔ)上,再利用并行處理的方法來進一步提高檢測實時性.經(jīng)過反復(fù)探索,找到了一個有效的任意多面體的剖分算法,由此將兩個復(fù)雜的多面體間的碰撞檢測轉(zhuǎn)化為系列四面體間的并行碰撞檢測,在保證高精度的前提條件下,有效的滿足了碰撞檢測的實時要求,同時也解決了一般碰撞檢測算法只適用于凸多面體的不足.本文詳細介紹了如何得到實時的并行碰撞檢測功能.并結(jié)合包圍盒的方法,對兩個物體間的并行碰撞檢測作了進一步改進.目前兩個幾何模型間

4、的碰撞檢測算法大致可以分為兩類:幾何分解法和分層包圍盒法.我們提出的基于任意多面體剖分的面向?qū)ο蟮牟⑿信鲎矙z測算法屬于前者.這類算法的特點為:算法復(fù)雜、精度高.而分層包圍盒由于其算法簡單、效率高,也是一種廣泛應(yīng)用的碰撞檢測算法,但其檢測精度較低.考慮到這兩類算法有互補之處,我們結(jié)合包圍盒的方法對算法作了進一步改進.最后根據(jù)這種并行算法思想,我們在學(xué)校"自強2000"的高性能計算機平臺上,采用MPI編程模型實現(xiàn)了機器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中物體間