機(jī)器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中碰撞檢測(cè)算法的研究.pdf

1、本文主要研究機(jī)器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中的碰撞檢測(cè)算法.首先對(duì)仿真監(jiān)控系統(tǒng)做了一個(gè)簡(jiǎn)單介紹,然后在總結(jié)、分析現(xiàn)階段已有的碰撞檢測(cè)算法特點(diǎn)與局限的基礎(chǔ)上,針對(duì)碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí),精確地實(shí)現(xiàn)多個(gè)物體的碰撞檢測(cè)就非常重要.傳統(tǒng)的多物體間的碰撞檢測(cè)算法一般時(shí)間復(fù)雜度為O(n<'2>),不能滿足實(shí)時(shí)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(cè)快速實(shí)現(xiàn),碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)性成為動(dòng)態(tài)實(shí)

2、時(shí)仿真的一個(gè)瓶頸問題.由此,我們?cè)诜治隽艘酝拿嫦驅(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(cè)算法.與以往方法相比,不但進(jìn)一步降低了多個(gè)物體間的碰撞檢測(cè)的時(shí)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(yùn)動(dòng)形式的物體運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)進(jìn)行物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更新,完成動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè).同時(shí)也很好地保證各仿真節(jié)點(diǎn)的自治性和仿真監(jiān)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性.在對(duì)仿真監(jiān)控系統(tǒng)中兩個(gè)物體之間進(jìn)行碰撞檢測(cè)時(shí),根據(jù)機(jī)器人構(gòu)造與模型的特點(diǎn),我們提出了將復(fù)雜的任意

3、多面體剖分為多個(gè)簡(jiǎn)單四面體,在此基礎(chǔ)上,再利用并行處理的方法來進(jìn)一步提高檢測(cè)實(shí)時(shí)性.經(jīng)過反復(fù)探索,找到了一個(gè)有效的任意多面體的剖分算法,由此將兩個(gè)復(fù)雜的多面體間的碰撞檢測(cè)轉(zhuǎn)化為系列四面體間的并行碰撞檢測(cè),在保證高精度的前提條件下,有效的滿足了碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)要求,同時(shí)也解決了一般碰撞檢測(cè)算法只適用于凸多面體的不足.本文詳細(xì)介紹了如何得到實(shí)時(shí)的并行碰撞檢測(cè)功能.并結(jié)合包圍盒的方法,對(duì)兩個(gè)物體間的并行碰撞檢測(cè)作了進(jìn)一步改進(jìn).目前兩個(gè)幾何模型間

4、的碰撞檢測(cè)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(cè)算法屬于前者.這類算法的特點(diǎn)為:算法復(fù)雜、精度高.而分層包圍盒由于其算法簡(jiǎn)單、效率高,也是一種廣泛應(yīng)用的碰撞檢測(cè)算法,但其檢測(cè)精度較低.考慮到這兩類算法有互補(bǔ)之處,我們結(jié)合包圍盒的方法對(duì)算法作了進(jìn)一步改進(jìn).最后根據(jù)這種并行算法思想,我們?cè)趯W(xué)校"自強(qiáng)2000"的高性能計(jì)算機(jī)平臺(tái)上,采用MPI編程模型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人仿真監(jiān)控系統(tǒng)中物體間