服務(wù)機(jī)器人三維仿真中的碰撞檢測(cè)研究.pdf

1、服務(wù)機(jī)器人三維仿真中的碰撞檢測(cè)所提供的距離信息對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與環(huán)境物體之間以及機(jī)器人自身關(guān)節(jié)之間進(jìn)行避碰有重要作用，是機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)和路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)。因此一個(gè)完善的服務(wù)機(jī)器人仿真系統(tǒng)必須能進(jìn)行實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè)，包括機(jī)器人與環(huán)境之間的碰撞檢測(cè)以及機(jī)器人各關(guān)節(jié)之間的碰撞檢測(cè)。服務(wù)機(jī)器人三維仿真環(huán)境具有不確定性，需要針對(duì)用戶需求實(shí)現(xiàn)多種多樣的作業(yè)。這就要求服務(wù)機(jī)器人的碰撞檢測(cè)系統(tǒng)具有很好的柔性和魯棒性，較高的碰撞檢測(cè)效率，具有處理不同的復(fù)雜環(huán)境的

2、能力。同時(shí)還應(yīng)有很好的碰撞檢測(cè)精度。然而，目前主流的碰撞檢測(cè)算法大多都只針對(duì)凸多面體，對(duì)非凸模型還沒有完備的算法，并且一旦碰撞檢測(cè)對(duì)象增多，碰撞檢測(cè)效率明顯下降，使得碰撞檢測(cè)成為服務(wù)機(jī)器人仿真中的一個(gè)瓶頸。
　　本文以上海交通大學(xué)與日本株式會(huì)社安川電機(jī)合作的國(guó)際項(xiàng)目“智能機(jī)器人編程環(huán)境的研究和開發(fā)”為課題背景，在對(duì)各類碰撞檢測(cè)算法做出全面了解、透徹分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合服務(wù)機(jī)器人三維仿真的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了一套有效的碰撞檢測(cè)方案

3、：針對(duì)服務(wù)機(jī)器人仿真對(duì)實(shí)時(shí)性和算法健壯性的要求，選擇了V-Clip作為碰撞檢測(cè)算法。針對(duì)仿真中模型多為非凸模型，無法直接應(yīng)用于碰撞檢測(cè)算法的問題，根據(jù)仿真中使用到的VRML模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種完全由程序自動(dòng)執(zhí)行的模型凸分解方法，創(chuàng)建適用于碰撞檢測(cè)的檢測(cè)單元。為了提供機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)和路徑規(guī)劃所需要的距離信息，設(shè)計(jì)了機(jī)器人與環(huán)境模型之間以及機(jī)器人自身關(guān)節(jié)之間的碰撞檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)碰撞檢測(cè)效率隨仿真中檢測(cè)對(duì)象增多而迅速下降的問題，采用了