工业机器人仿真系统碰撞检测快速算法

机器人操作中的碰撞检测与避让策略研究随着机器人技术的快速发展，机器人在各个领域中的应用越来越广泛。

然而，机器人的操作过程中，碰撞是一个非常常见的问题。

为了保证机器人的安全操作和周围环境的无损坏，碰撞检测与避让策略成为了研究的重点之一。

本文将探讨机器人操作中的碰撞检测与避让策略的研究进展。

1. 碰撞检测技术碰撞检测是机器人操作中至关重要的一环。

传统的碰撞检测方法主要基于传感器技术，通过激光、红外线等传感器来感知机器人周围环境，以检测是否存在障碍物。

然而，这些传统方法存在一定的局限性，比如传感器精度低、对复杂环境适应性差等。

近年来，随着计算机视觉技术的发展，基于视觉的碰撞检测方法受到了广泛的关注。

基于视觉的碰撞检测方法主要借助摄像头等设备，通过图像处理和模式识别的方法来分析机器人周围环境。

这种方法可以提高碰撞检测的准确性和灵活性，使机器人更好地适应各种复杂环境。

此外，还有一些基于声音、力触觉等感知模式的碰撞检测技术在不同领域中得到了应用。

2. 碰撞避让策略在机器人操作中，一旦检测到碰撞的可能性，就需要及时采取避让策略，以保证机器人和周围环境的安全。

碰撞避让策略的研究旨在为机器人提供自主决策能力，使其能够根据当前的环境和任务来选择合适的避让行为。

常用的碰撞避让策略包括规划新的路径、停止运动、改变速度或方向等。

路径规划是一种常见的避让策略，其基本原理是通过规划机器人的运动轨迹来避开碰撞的障碍物。

这种方法在许多工业机器人和自动驾驶领域得到了广泛应用。

另外，机器人还可以通过传感器感知到碰撞障碍物的属性，如形状、硬度等，并相应地调整自身的运动模式。

3. 碰撞检测与避让策略结合研究近年来，研究者们开始将碰撞检测与避让策略进行有机结合，以进一步提高机器人的操作安全性和效率。

研究表明，仅仅依靠碰撞检测无法完全实现机器人的安全操作，还需要结合合适的避让策略。

一种较为常见的方法是利用机器学习算法，通过对大量的碰撞数据进行训练，使机器人能够学习到合适的避让策略。

碰撞检测算法研究技术报告传统工业机器人工作时，为了保证安全需采取措施把人排除在工作区域外。

近年来，随着3C 行业的崛起以及中小企业对自动化需求的增长，在一些涉及到装配（组装）、医疗手术辅助等领域，注重人机协作安全的协作型机器人逐渐进入人们的视野。

当人与机器人处于同一个协作空间时，安全性成为首先要考虑的问题，而最常发生的安全问题是机器人与人发生碰撞导致受伤。

因此，为了防止碰撞给人造成伤害，协作机器人就必须具备碰撞检测功能。

目前主流的解决方案是在机器人外部安装传感器，如机器人外表面包裹上一层敏感的皮肤传感器[1-2]、加装视觉传感器[3]、安装关节力矩传感器等[4-6]，其中安装关节力矩传感器是最常用的解决方案。

Lu [4]等人在机器人基座以及腕关节各加装了一个六维力矩传感器，基于动力学模型提出了一种神经网络方法，可实现对碰撞力的检测。

Haddadin [5]及Hur [6]等人以LWR Ⅲ机器人为原型，通过安装在机器人各个关节处的力矩传感器获得准确的关节力矩，通过观测关节处力矩的变化，实现机器人碰撞检测。

安装传感器的方案在一定程度上能够很好地保证人机协作安全，但存在两个主要不足：一方面，传感器数据的采集处理增加了控制系统的复杂性，容易造成实时性差的问题；另一方面，安装传感器会增加机械结构的复杂性以及加工制造的成本。

针对上述不足，部分学者在不借助外部传感器而通过控制算法来实现碰撞检测方面做了一些研究。

潘婷婷[7]等人提出了一种基于动力学模型的力矩差碰撞检测方法，通过实时比较关节理论预测力矩与关节采样力矩（电机力矩采样计算）的差值，若超出预设安全阈值，则认为发生碰撞。

但该方法受加速度影响较大，加减速频繁时关节采样力矩会存在较大的误差。

Luca [8-10]及Lee [11-12]等人提出了一种基于机器人广义动量构造观测器，实现对关节外力矩观测的方法，该方法避免了加速度对观测值的影响，但该算法的传递函数为一阶系统，可调参数较少，难以同时保证良好的快速性和稳定性。

PDPS软件：碰撞检测功能介绍与使⽤⽅法概述碰撞检测是机器⼈⽣产线虚拟仿真过程中必不可少的⼀个步骤，通过碰撞检测，可以在机器⼈运动过程中动态检测与之发⽣碰撞⼲涉的设备，这样就可以对设计⽅案提出修改与优化建议，做到提前预知、规避设计风险。

⼤多数的机器⼈虚拟仿真软件都具有⾃动碰撞检测的功能，⽐如DELMIA软件中的“Clash”命令，Robotstudio软件中的“碰撞监控”功能等。

Process Simulate软件中也同样提供了这样的功能，本期就来为⼤家介绍⼀下这个功能的使⽤⽅法。

碰撞查看器窗⼝介绍Process Simulate软件中，机器⼈碰撞检测功能是在Collision Viewer（碰撞查看器）窗⼝中实现的，默认情况下Collision Viewer窗⼝已经打开，可以直接查看。

若是CollisionViewer窗⼝未打开，可以在软件“Home”菜单栏下，“Viewers”按钮的下拉菜单中点击“Collision Viewer”，Collision Viewer窗⼝将会显⽰在软件⼯作区的最下⽅。

Collision Viewer窗⼝由三个功能区域组成，以下分别详细介绍。

左侧功能区域主要⽤于创建和管理碰撞检测集合。

中间功能区域显⽰碰撞检测结果，并包含碰撞结果查看操作选项。

其中，主碰撞对象碰撞检测结果以红⾊显⽰，与之发⽣碰撞的对象以蓝⾊显⽰。

右侧功能区域显⽰所选碰撞的碰撞曲线，每条曲线以其碰撞对象命名。

创建碰撞检测集合在进⾏碰撞检测之前，要先创建碰撞检测集合。

Collision Viewer窗⼝中左侧功能区域中点击“New Collision Set”命令按钮，弹出Collision Set Editor对话框。

在Collision SetEditor对话框中可以设置待检测的碰撞对象，其中Check列表⽤于添加待碰撞检测的主对象，With列表⽤于添加与主碰撞检测对象存在碰撞可能性的对象。

对于机器⼈点焊⼯艺仿真，⼀般情况下主碰撞检测对象设置为点焊焊枪、机器⼈，碰撞对象设置为⼯装夹具等周边设备。

工业机器人碰撞检测与避障技术研究随着工业智能化的不断深入，工业机器人在生产中的应用也越来越广泛。

然而，机器人在操作过程中难免会产生碰撞，导致设备损坏、生产中断等问题，因此碰撞检测与避障技术成为了重要的研究方向。

一、工业机器人碰撞检测的意义在工业生产中，机器人碰撞所带来的损失并不仅仅是设备本身的维修和更换，还包括由于故障导致的生产中断和停工、客户信任度降低等方面的影响，甚至可能会引发安全事故，这对企业来说都会造成不小的损失。

因此，针对工业机器人的碰撞检测技术不仅可以提高设备的稳定性和可靠性，还可以降低生产成本和提高生产效率。

二、工业机器人碰撞检测技术的研究现状目前，工业机器人碰撞检测技术主要有以下几种：1. 机械开关式碰撞检测技术这种技术采用机械式接触开关或力敏开关进行检测，可实现简单的碰撞检测和驱动控制。

但是，这种技术容易产生误触发和机械磨损等问题。

2. 视觉式碰撞检测技术这种技术通常采用摄像头进行检测，可以获取机器人周围环境的信息，具有高精度、非接触等优点，但对环境条件有一定的要求。

3. 传感器式碰撞检测技术这种技术通常采用电容、激光测距、超声波等传感器进行检测，可以实现高精度的碰撞检测，但对机器人结构和边缘的设定要求较高。

以上三种技术都存在其自身的优点和缺点，工业机器人的碰撞检测技术需要根据不同的工作环境和工作条件选择合适的技术。

三、工业机器人碰撞检测技术的应用实例目前，工业机器人碰撞检测技术已经广泛应用于汽车、电子、金属加工等领域。

以汽车制造为例，车身焊接生产线上的工业机器人需要在高速移动的生产线上进行作业，在这种情况下如果没有有效的碰撞检测技术，就很容易发生误触发和碰撞，造成严重后果。

因此，在汽车制造中，工业机器人碰撞检测技术已成为不可或缺的一部分。

四、工业机器人避障技术的研究现状及应用除了碰撞检测技术之外，工业机器人避障技术的研究也非常重要。

在现实生产中，机器人工作场景往往非常复杂，涉及人员、设备、物料等复杂的交互，因此，机器人在工作场景中避免碰撞也是非常重要的。

工业机器人的碰撞检测与避障方法研究
工业机器人的碰撞检测与避障方法是为了保证机器人在工作过程
中不与其他物体或人员发生碰撞，并且能够避开障碍物，以确保工作
的安全和效率。

以下是一些常见的研究方法：
1. 传感器技术：工业机器人可以配备各种传感器，如激光传感器、摄像头、力传感器等，通过感知机器人周围环境的变化来进行碰
撞检测与避障。

例如，利用激光传感器可以获取机器人周围的地图信息，通过对地图数据进行分析，可以检测到障碍物的位置和形状，并
且可以根据障碍物的信息来规划避障路径。

2. 视觉技术：工业机器人可以通过摄像头等视觉传感器来获取
环境中的图像信息，利用计算机视觉技术实现对障碍物的检测与识别。

例如，可以使用目标识别算法来检测工作区域中的障碍物，并且根据
识别的结果来规划机器人的运动路径，避开障碍物。

3. 算法与规划：机器人的碰撞检测与避障还需要合适的算法与
规划策略。

常见的算法包括路径规划算法、动态避障算法等。

路径规
划算法可以根据机器人的当前位置和目标位置，计算出机器人在环境
中的最优行进路径。

动态避障算法可以根据传感器获取到的环境信息，在机器人运动过程中实时调整路径，避开障碍物。

综上所述，工业机器人的碰撞检测与避障方法是一个综合考虑传
感器技术、视觉技术、算法与规划策略等多方面因素的研究课题，通
过合适的技术与方法，可以实现工业机器人的安全运行与高效工作。

上海大学硕士学位论文机器人仿真监控系统中碰撞检测算法的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：***20040101上海大学硕士学位论文机器人仿真监控系统中碰撞检测算法的研究摘要本文主要研究机器人仿真监控系统中的碰撞检测算法。

首先对仿真监控系统做了一个简单介绍，然后在总结、分析现阶段已有的碰撞检测算法特点与局限的基础上，针对碰撞检测的实时性和精确性等一系列问题作了深入研究。

仿真系统中往往物体数目繁多，如何实时，精确地实现多个物体的碰撞检测就非常重要。

传统的多物体间的碰撞检测算法一般时间复杂度为Ｏ（ｎ２），不能满足实时性的要求，而且大多是集中式串行处理方法，不利于碰撞检测快速实现，碰撞检测的实时性成为动态实时仿真的～个瓶颈问题。

由此，我们在分析了以往的面向对象的方法的局限性后，提出一种新的面向对象并行碰撞检测算法。

与以往方法相比，不但进一步降低了多个物体间的碰撞检测的时间复杂性，而且算法具备良好的通用性，能很好地适用于各种运动形式的物体运动，实时进行物体运动状态更新，完成动态碰撞检测。

同时也很好地保证各仿真节点的自治性和仿真监控系统的可扩展性。

在对仿真监控系统中两个物体之间进行碰撞检测时，根据机器人构造与模型的特点，我们提出了将复杂的任意多面体剖分为多个简单四面体，在此基础上，再利用并行处理的方法来进一步提高检测实时性。

经过反复探索，找到了一个有效的任意多面体的剖分算法，由此将两个复杂的多面体间的碰撞检测转化为系列四面体间的并行碰撞检测，在保证高精度的前提条件下，有效的满足了碰撞检测的实时要求，同时也解决了一般碰撞检测算法只适用于凸多面体的不足。

本文详细介绍了如何得到实时的并行碰撞检测功能。

并结合包围盒的方法，对两个物体间的并行碰撞检测作了进一步改进。

目前两个几何模型间的碰撞检测算法大致可以分为两类：几何分解法和分层包围盒法。

我们提出的基于任意多面体剖分的面向对象的并行碰撞检测算法属于前者。

机器人仿真系统中碰撞检测算法的优化摘要碰撞检测是机器人仿真系统中的重要问题之一。

本文介绍了碰撞检测算法的基本分类，对层次包围盒的几种基本算法进行了分析比较，重点阐述了混合包围盒法，并将其应用于仿真系统中碰撞检测问题的解决，提高了检测速度、优化了检测算法。

关键词仿真系统；碰撞检测；层次包围盒；混合包围盒0 引言在物理模型中检测运动物体是否相互碰撞的过程称为碰撞检测（Collision Detection,CD），也称为干涉检测或接触检测。

碰撞检测是基于现实生活中一个普遍存在的事实：两个不可穿透的对象不可能共享相同的空间区域。

在机器人仿真系统中，经常需要对多个机器人在同一工作单元中的协同作业进行仿真。

为避免因机器人的工作空间之间存在重叠交叉区域而发生相互干涉的问题，要引入碰撞检测来判定多个机器人在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。

碰撞检测是机器人仿真系统不可回避的问题之一，快速而有效的碰撞检测功能是仿真系统成功的关键。

1 碰撞检测算法由于碰撞检测问题由来已久，在不同领域涌现出了许多碰撞检测算法。

在这些算法中比较经典的研究成果包括空间分割法（space decomposition）和层次包围盒法（hierarchical bounding bolumes）及其一系列改进算法等。

空间分割法是将包含物体的虚拟空间分割为多个体积相等的小单元格，每个物体对应于一个或多个小单元中，碰撞检测时只需对占据同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试。

比较典型的方法有k-d树、八叉树、BSP（binary space partitioning）树、四面体网和规则网格等。

层次包围盒法是用几何特性简单的包围盒近似地描述虚拟场景中复杂的几何对象，进而通过构造树状层次结构逐步逼近对象的几何模型，直到几乎完全获得对象的几何特性。

典型的类型有沿坐标轴包围盒AABB（axis- aligned bounding box）、包围球（spheres）、方向包围盒OBB （oriented bounding box）、离散方向多面体k-DOP（k-discrete orientation polytopes）等。

Micr ocomputer Applica tions V ol.27,No.5,2011设计与研究微型电脑应用2011年第27卷第5期文章编号：1007-757X(2011)05-0014-05一种优化的机器人碰撞检测算法研究刘燕，陈一民，李启明，赵东阳，周明珠摘要：提出了一种基于Vclip的优化碰撞检测算法，利用Vclip算法对AABB包围盒进行底层碰撞检测计算，用GPU的遮挡查询等特性进行三角形相交测试，以提高对虚拟物体进行碰撞检测的精确性与实时性。

算法已成功应用于课题组自行研制的6自由度小型工业机器人的仿真控制系统中，实验结果表明，其算法具有高效、精确、实时性高等特点，能使控制系统对工业机器人的控制更为流畅。

关键词:碰撞检测，AABB，Vclip，GPU，机器人仿真中图分类号：TP391.41文献标志码：A0引言碰撞检测是机器人仿真控制、计算机动画、计算几何、CAD/CAM等领域的重要研究课题。

目前，三维几何模型和虚拟场景规模的日益复杂，而碰撞在虚拟环境中又是不可避免的重要事件，它对物体在场景中的运动行为影响明显。

因此研究碰撞检测已变得极其重要。

Govindaraju等人[1]在初步检测阶段利用图形硬件等迅速排除大规模场景中明显不相交的物体，但当物体速度很快或三角形面片很多时，检测速度较慢。

文献[2]在片段处理器内对边和三角形进行求交测试，将结果写入深度缓存，最后用遮挡查询返回结果，避免了传统的基于图像的方法存在的精度问题，不足的是不能返回具体的碰撞深度。

在国内，北京理工大学机械与车辆工程学院的郑轶，提出了基于分层次剖分的快速碰撞检测方法[3]，运用空间剖分和层次包容盒法减少检测的基本几何元素对数，利用冗余面片索引和模型缓存技术减少内存占用率和计算量，此方法比较适合用于大规模虚拟装配环境。

浙江大学范昭炜等人[4]利用图形硬件的高计算性、可编程性等来加速，实现了实时碰撞检测。

本文提出一种优化的机器人碰撞检测算法，在CPU和GPU分工合作的基础上，充分发挥了本算法的高效、精确及GPU的并行处理的快速性，从而保存证了控制系统的实时性，提高了系统碰撞检测速度。

机器人技术Robotics《自动化技术与应用》2020年第39卷第12期双移动工业机器人系统碰撞检测方法**基金项目：“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(2018ZX04014001)收稿日期：2019-09-18郑义，田威，胡俊山，孙新月(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘 要：现有的工业机器人碰撞检测技术大多是面向基座固定的机器人系统，针对更易发生碰撞的基座移动的情况,提岀了一种用于移动工业机器人系统的碰撞检测方法。

建立固定于地面的坐标系，作为机器人移动的参考,利用球体和胶囊体两种空间几何体对机器人本体进行简化，将碰撞检测问题转换为求解几何体间最小距离问题。

将碰撞检测算法应用于两台搭载KUKA 机器人的AGV 组成的双移动工业机器人系统，利用VC++完成算法的计算,在DELMIA 中进行碰撞仿真，仿真结果验证了该算法的正确性。

关键词：双移动工业机器人;碰撞检测，模型简化;最小距离中图分类号:TP242.2文献标识码:A 文章编号:1003-7241(2020)012-0082-05Collision Detection Method for Dual MobileIndustrial Robot SystemZHENG Yi, TIAN Wei, HU Jun-shan, SUN Xin-yue(Nanjing University of A eronautics and Astronautics, Nanjing 210016 China )Abstract: Most of the existing industrial robot collision detection technologies are facing robot systems that are fixed to the ground.For the movement of base that is more prone to collision, a collision detection method for the mobile industrial robot sys ­tem is proposed. The coordinate system fixed on the ground is established as a reference for the movement of the robot.The space body of the sphere and the capsule is used to simplify the robot body, and the collision detection problem is con­verted into the minimum distance problem between the geometric bodies. The collision detection algorithm is applied to the dual mobile industrial robot system composed of two AG V s equipped with KUKA robot. The calculation of the algo­rithm is completed by VC 卄，and the collision simulation is carried out in DELMIA. The simulation results verify the cor ­rectness of the algorithm.Key words: dual mobile industrial robot; collision detection; model simplification; minimum distance1 引言航天大型构件尺寸大、结构复杂、精度要求高、载荷 重、材料特殊，并伴有薄壁结构等特点,对机器人的动作流程和可靠性等都提出了较高的要求，且要求其具有良好的作业柔性与可扩展性。

（一）实验目的1、了解学习碰撞传感器的使用；2、熟悉机器人套件的搭建；3、掌握创意之星控制器AD口相关函数、LED及LCD 的使用。

（三）实验环境使用舵机（舵机ID为0x01）及L2-5连接件碰撞传感器，当传感器收到碰撞时LED亮，其中LED 接在控制器输出口0，传感器接在AD0口，舵机工作在电机模式，L2-5在转动过程中碰到传感器，立即反向转动，转1s后继续回转。

（四）实验步骤（二）实验要求1、说明及流程；2、编程和下载；3、实验现象；4、实验总结、作业。

1、零件清单详见搭建手册—执行器_LED 红绿灯—零件清单。

2、搭建步骤详见搭建手册—执行器_LED 红绿灯—搭建步骤。

1、说明及流程(1)说明碰撞传感器的输出为开关量，传感器在未受碰撞时输出高电平(4.3V左右)，受到碰撞时输出低电平（0V），可通过控制器上的AD 口检测碰撞传感器的信号。

ANA0~ANA15即为控制器上的16个AD 输入口，经过2/3的分压接到了控制器芯片的ADC0~ADC15。

当传感器信号为高电平时AD 值为(((4.3*2)/3)*4096)/3.3=3558。

此例中使用舵机（舵机ID为0x01）及L2-5 连接件碰撞传感器，当传感器收到碰撞时LED 亮，其中LED 接在控制器输出口0，传感器接在AD0 口，舵机工作在电机模式，L2-5 在转动过程中碰到传感器，立即反向转动，转1s后继续回转。

与AD 口相关的函数有：u16 UP_ADC_GetValue(u8 Channel)//此函数为读取对应AD口的电压值，Channel 为AD 口的通道号0~15。

u8 UP_ADC_GetIO(u8 Channel)//此函数为将AD口的输入转换为开关量，当AD口采样值大于500时函数返回1，小于等于500 时输出0。

碰撞传感器接在控制器的AD0 口，LED 灯接在GPIO0，舵机工作在电机模式，ID 固定为0x01。

2、编程和下载(1)Keil 方式示例程序详见实验指导书2.2.6。

工业机器人的碰撞检测与避障方法研究工业机器人在自动化生产中扮演着重要的角色，其高效、精准的工作能够大大提高生产效率和产品质量。

然而，在工作过程中，工业机器人可能会出现碰撞，导致设备损坏、生产中断甚至对人员造成伤害。

因此，碰撞检测与避障技术对于保障工业机器人的安全运行至关重要。

碰撞检测与避障技术是工业机器人安全性能的重要保障。

传统的碰撞检测方法主要基于传感器检测机器人周围环境，并能及时发现障碍物从而实现避障。

然而，传统方法在检测精度和实时性上存在一定的局限性，无法满足复杂环境下工业机器人碰撞检测和避障的需求。

因此，研究新的碰撞检测与避障方法显得尤为重要。

近年来，基于深度学习的碰撞检测与避障技术逐渐受到关注，并取得了一定的研究进展。

深度学习技术能够对大量数据进行学习，通过构建复杂的神经网络模型实现对环境中障碍物的准确检测和分析。

研究者通过训练数据集中的图像和视频数据，使机器人能够准确识别周围环境，及时作出反应，避免碰撞的发生。

除了深度学习技术外，激光雷达和摄像头等传感器在碰撞检测与避障中也发挥着重要作用。

激光雷达能够实时扫描机器人周围的环境，获取障碍物的位置和形状信息，为机器人提供精准的导航路径。

而摄像头能够拍摄环境图像，通过图像处理和识别算法实现对障碍物的检测，从而辅助机器人进行避障操作。

当前，工业机器人碰撞检测与避障技术仍面临着一些挑战。

首先，工业场景中存在着复杂多变的环境，如光线不足、物体运动速度快等因素都会影响碰撞检测与避障的效果。

其次，传统的碰撞检测方法在应对多个移动障碍物时容易出现漏检和误检现象，对工业机器人的运行安全性构成威胁。

因此，未来研究应当致力于提高碰撞检测与避障技术在复杂环境下的鲁棒性和准确性，以确保工业机器人的安全运行。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，工业机器人的碰撞检测与避障技术在自动化生产中起着至关重要的作用。

通过深入研究新颖的碰撞检测与避障方法，结合深度学习技术、激光雷达和摄像头传感器等技术手段，能够有效提高工业机器人的安全性能和生产效率。

基于网格包络的工业机器人仿真碰撞检测算法赵亮;张义德;胡旭晓【摘要】为提高工业机器人在复杂作业环境下的碰撞检测效率,提出了一种网格包络的碰撞检测算法,以大量等尺寸的立方体网格来包络模型本身,并在网格内部建立网格子模型的AABB树结构.该算法在建模过程中将网格的空间坐标进行有序存储,在遍历阶段可快速搜索到相交的网格,之后遍历网格内部的树结构来进一步判断模型是否碰撞.该算法网格内部的子模型几何数据量远小于整体模型几何数据量,其网格内的检测速度远快于以整体模型建模的传统层次包围盒方法的检测速度.实验结果表明,在大型复杂模型碰撞检测仿真中,该算法在不同网格数量下的检测效率比传统的Solid算法的检测效率快数倍到数十倍.%To speed up the collision detection efficiency of industrial robots in the complex working environments,a novel collision detection algorithm was proposed using equal-sized cubic grids to cover the model and building tree structure of AABB in the grid.The space coordinates of these grids were stored orderly in the modeling progresses so as to determine whether there were grids intersecting in the traversal periods.Then traverse the hierarchical structure in the intersecting grids to detect collision precisely.Due to the grids had far less model data than the whole model,the detection speeds in the grids were far more fast than the traditional hierarchical bounding volume method where the building model was based on the whole model.The experimental results show that the detection efficiency in the novel algorithm is several times to dozes times (which depends on the size ofgrids) more than that in the traditional SOLID method for the large complex model environments.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2017(028)003【总页数】6页(P316-321)【关键词】碰撞检测;网格包络;轴对齐包围盒;工业机器人【作者】赵亮;张义德;胡旭晓【作者单位】浙江大学机械工程学院,杭州,310027;浙江大学机械工程学院,杭州,310027;浙江理工大学机械与自动控制学院,杭州,310018【正文语种】中文【中图分类】TP391.9碰撞检测技术应用在机器人路径规划[1]、医学仿真[2]、3D游戏等虚拟现实领域，在工业机器人仿真中，碰撞检测技术提供对工业机器人路径规划的技术支持，如车架的点焊、零件的装配、复杂环境下物料的搬运等。

张小只智能机械工业网张小只机械知识库工业机器人手臂快速碰撞检测算法 1、引言 碰撞检测(CollisionDetection,CD)是用于判定一对或多对物体在给定的时间域的某一时刻是否占有相同区域。

目前,常见的实时性好的碰撞检测算法都是离散碰撞检测算法。

这些算法大致又可以分为基于图形和基于图像的碰撞检测算法。

基于图形的实时碰撞检测算法主要分为层次包围盒法(HierarchicalBoundingBolumes)和空间分割法(SpaceDecomposition)两类。

层次包围盒方法的核心思想是用体积略大而几何特性简单的包围盒来近似地描述复杂的几何对象,从而只需对包围盒重叠的对象进行进一步的相交测试。

此外,通过构造树状层次结构可以越来越逼近对象的几何特性。

典型的层次结构树有AABB(axis2alignedboundingbox)层次树、包围球(spheres)层次树、OBB(orien2tedboundingbox)层次树和κ2DOPs(discreteorientationpolytope)层次树等。

为了提高碰撞检测效率,常用一些简单的几何体去逼近机械手臂进而研究出更有效的算法来快速检测机械手与机械手之间、机械手与障碍物之间是否碰撞。

如,有些学者将机器人关节简化为球类实体模型,用一组球和球台来逼近机器人系统。

另外有些学者将机器人关节简化为圆柱体两端带半球的实体模型,利用最小距离算法进行干涉检测。

2、多自由度机器人关节实体简化建模 多自由度机器人关节间的碰撞检测主要是各级机械臂之间的碰撞检测,为了降低碰撞检测算法的复杂度,提高检测效率,在不影响检测结果的前提下,我们可以考虑对各关节杆件进行简化,建立各关节的简化模型。

一般来说,机械臂的各关节可以视为由圆柱状。