基于GJK的凸体快速连续碰撞检测研究

针对一段时间内的多个运动物体之间的碰撞检测,提出一种基于距离算法(Gilbert-Johnson-Keerthialgorithm,GJK算法)的凸体快速连续碰撞检测算法,该算法主要通过判断一段时间内两物体之间的最小距离是否为零来检测碰撞发生情况。首先利用GJK算法在有限步骤内计算得到最小距离,检测两物体是否发生碰撞;若两物体发生碰撞,进而利用ray-casting算法确定发生碰撞的精确位置,根据环境要求做出相应响应,调整运动物体位置。仿真结果表明,对多个运动物体间的连续碰撞检测,该算法有较高的实时性和准确性。

空间网格体系下基于GJK的空域冲突检测算法

空域之间的冲突检测是保障各类用空活动有序展开的关键环节。针对传统空域冲突检测方法存在计算效率低、空间解算复杂的问题,在GeoSOT网格体系下,提出一种基于Gilbert-Johnson-Keerthi算法(简称GJK算法)的空域冲突检测方法。首先,利用网格在时空二值计算上的优势,将空域进行网格化表达;其次,结合空域最小安全间隔,构建空域的安全包围盒,并将包围盒的网格编码集合转化为坐标集合;最后,利用GJK算法将两空域包围盒之间的相交检测转化为对闵可夫斯基差集与坐标原点的包含关系的判断。仿真结果表明:该算法能够对空域进行高效的冲突检测,为空域冲突检测提供了一种新的手段和实践思路。

双七自由度臂防碰撞协同控制算法研究

针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可能性。基于牛顿-辛普森迭代法计算出机械臂满足指定末端位置要求的逆解,然后进行基于包围盒欧氏距离的改良五次多项式插补以生成末端运动轨迹。实验结果表明,该套控制系统可以灵活地进行协同工作,完成包含插拔火炬钥匙、火炬传递相关动作在内的各项任务,且在协同工作过程中可以有效避免发生碰撞。

基于NURBS曲面间的最短距离分裂算法的研究

针对非均匀有理B样条(NURBS)曲面间的曲面分裂算法进行了改进。首先插入几何意义较为清楚的控制顶点,反算出要插入的节点,再采用节点插入技术将曲面细分,然后为逐步细分的曲面控制点用增量算法建立凸包围多面体,用求解凸多面体之间的距离的GJK算法代替了包围盒算法,并且使用"一致代价搜索法"的思想改进搜索算法,提高了算法的逼近精度和速度。

一种新的NURBS曲面间最短距离计算的分裂算法

碰撞检测是虚拟现实中的一项重要技术,而空间两物体之间的距离计算是碰撞检测问题研究的一个主要方面。本文对非均匀有理B样条(NURBS)曲面间的曲面分裂算法进行了改进,首先插入几何意义较为清楚的控制顶点,反算出要插入的节点,再采用节点插入技术将曲面细分,然后为逐步细分的曲面控制点用增量算法建立凸包围多面体,用求解凸多面体之间的距离的GJK算法代替了包围盒算法,提高了算法的逼近精度和速度。实验结果表明,与现有的Page等提出的算法相比,该算法在效率、精度方面具有明显优势,能够满足交互式复杂虚拟环境的实时性和精确性的要求。

最小距离分裂算法在NURBS曲面间的改进

基于分裂算法中最小距离在NURBS曲面间的应用研究,提出了以包围体来代替包围盒(AABB)的思想,在求凸包间距离时选取了GJK算法,并对分裂算法进行了改进,从而在算法精度以及算法速度方面实现了极大地提高.