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。

GJK锅炉微机控制系统

本文介绍由北京工业大学与南通醋酸化工厂联合研制的GJK锅炉微机控制装置。本装置于1985年在南通醋酸化工厂SHL-25/400型锅炉上投入使用,当年通过市级鉴定。经南通市燃料公司测试。

基于激光跟踪仪最佳站位的飞机数字化自动测量

在飞机数字化测量过程中,由于飞机尺寸大、结构复杂、水平测量点分散等特点,只使用单个测量站位很难完成全部测量任务,通常采用多个测量站位协同完成测量任务。每个测量站位下测量光路的可达性决定了测量任务实现的完整度,测量光路的可达性主要由测量仪器的有效测量范围和测量光路的遮挡共同约束。因此,需要合理规划测量站位,在满足约束条件的情况下,同时使有效测量范围最大化。首先,基于GJK碰撞检测算法解算测量光路和障碍物的明可夫斯基差,进行测量光路遮挡判定,并结合激光跟踪仪的有效测量范围综合分析测量光路的可达性。然后,以测量光路的可达性为主要目标,采用下一最佳观测方位搜寻较优测量站位替代无效测量站位;最后,引入改进混合灰狼算法实现最佳测量站位的高效搜索,完成激光跟踪仪的测量站位。

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。

凸多面体连续碰撞检测的运动轨迹分离轴算法

针对凸体间的连续碰撞检测,在距离算法(Gilbert-Johnson-Keerthi distance algorithm,GJK)基础上,提出一种采用运动轨迹分离轴计算的线性连续碰撞检测算法.该算法首先采用支撑点和投影技术,剔除必定不发生碰撞的物体,以加速碰撞检测的速度;然后,对可能发生碰撞的物体,计算2个凸体的Minkowski差集,所形成的凸包与运动路径执行GJK分离轴算法,实现在整个时间区间内一次性完成碰撞检测任务;最后,采用几何方法以及超平面与射线求解方式计算射线与凸体边界近交点,确定出第一次发生碰撞位置,并调整运动物体位置,完成碰撞响应过程.该算法不需要构造扫掠体,连续检测过程中不需要凸体间的求交计算.将文中算法应用于物体方向包围盒的连续碰撞检测,算法分析和实验结果表明,该算法对包围盒的连续碰撞检测具有较高检测精度和响应速度.

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。

浅谈高压电气设备绝缘在线监测技术

电力系统的供电可靠性关系到国计民生,电气设备的安全可靠运行是实现整个发电厂电力系统稳定运行的基础,而电气设备事故大部分是绝缘损坏引起的,因此及时有效地发现绝缘存在的缺陷,对于保障电力系统安全运行具有重要意义。本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测技术的发展及GJK型高压电力系统绝缘水平在线监控仪在济三电厂的应用。

镜像铣支撑端与铣削端之间的碰撞检测算法研究

双五轴镜像铣机床是提高蒙皮、壁板等大型薄壁件加工质量的新型设备,铣削端与支撑端均采用卧式龙门五轴结构,且镜像分布于加工工件两侧。在加工过程中,铣削端与支撑端同步运动,因此它们之间的碰撞检测是实现安全、稳定加工的保障。采用基于包围球的AABB包围盒模型与GJK算法,分别建立了双五轴镜像铣设备的运动模型以及防碰撞算法。首先,通过分析AABB包围盒和包围球的优缺点,提出一种将AABB包围盒与包围球相结合的包围体,从而建立支撑端和铣削端的全尺寸模型;其次,分析包围盒碰撞检测方法与GJK算法的特点,给出双五轴镜像铣防碰撞算法;最后,使用OpenGL对建立的模型与防碰撞算法进行仿真验证,结果表明该模型与算法是有效的。

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.