一种优化的机器人碰撞检测算法研究

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。     

双移动工业机器人系统碰撞检测方法

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,提出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KUK...     

机器人碰撞检测方法形式化

为应对更为复杂的任务需求,现代机器人产业发展愈发迅猛.出于协调工作的灵活性、柔顺性以及智能性等多项考虑因素,多臂/多机器人充分发挥了机器人的强大作用,成为现代机器人产业的重要研究热点.在机器人双臂协调运行当中,机械臂之间以及机械臂与外部障碍物之间容易发生碰撞,可能会造成财产损失甚至人员伤亡.对机器人碰撞检测方法进行形式化验证,以球体和胶囊体形式化模型为基础,构建基本几何体单元之间最短距离和机器人碰撞的高阶逻辑模型,证明其相关属性及碰撞条件,建立机器人碰撞检测方法基础定理库,为多机系统碰撞检测算法可靠性与稳定性的验证提供技术支撑和验证框架.     

判断两个凸多面体是否相交的一个快速算法

在机器人路径规划中,碰撞检测算法占有十分重要的地位.在智能机器人仿真系统中,碰撞检测耗用的时间在整个路径规划过程所用时间中占有相当大的比例.于是,如何进一步提高碰撞检测的速度在智能机器人路径规划系统中就起到了非常关键的作用.而碰撞检测问题最终转化为判断三维空间中两个凸多面体是否相交的问题.就这一问题,给出了一种新的算法,其思想是取一个从一个凸多面体指向另一个多面体的向量,根据两个多面体中的面与这一向量的相对位置关系来寻找相交的平面.即有两个多面体的交点位于这一平面,若能找到一个相交平面则可以断定两个多面体     

虚拟装配系统的技术与实现

本文实现了在JAVA3D场景中构建B/S模式的虚拟装配平台。分析了零件模型的三角片表示方法和数据存储方法,并在此基础上实现了基于三角片的碰撞检测方法,给出了一个应用实例。     

多机器人并行动态包围体层次树碰撞检测算法

针对现有多机器人间碰撞检测算法耗时过多的问题,提出上层动态剔除层、中间连杆层、底层3层结构的并行动态包围体层次树碰撞检测算法.首先采用3层结构构建机器人两两间动态包围体层次树;然后依次对上、中、底各层设计并行加速的并行架构,采用OpenMP的3种并行结构实现碰撞检测并行计算.通过6或8个机器人工作站进行实验并分析算法的时间复杂度,结果表明,在相同实验条件下,动态包围体层次树中间连杆层、底层并行处理后碰撞检测效率是原动态包围体层次树的2倍左右,是RAPID的4倍以上;所提出的并行架构能够发挥出动态包围体层次树的层次结构优势,并行计算下的动态包围体层次树算法能有效地提高多机器人间碰撞检测效率.     

机器人运动规划方法的研究

针对路径规划以及碰撞检测这一研究的重点问题,提出了G-空间法、人工势力场法、遗传算法等。序列规划问题一般转化为旅行商问题来求解。在综合现有序列规划和路径规划方法的基础上,提出两种机器人运动规划算法：基于任意路径的运动规划算法和基于直线路径的运动规划算法,思路简单,能对各种机器人工程任务进行运动规划。     

机器人带未知负载条件下的碰撞检测算法

未知负载会增大机器人模型误差,对碰撞检测产生严重干扰,甚至导致算法失效.为此,本文提出了一种适用于机器人带负载工作情况的碰撞检测算法.首先,基于机器人广义动量设计具有带通滤波特性的新型力矩观测器,通过对机器人动力学频域特性进行分析,得到机器人动力学模型与关节运行速度对应的最大频率阈值,确定带通力矩观测器的参数.然后,利用带通力矩观测器对关节力矩信号进行滤波,提高碰撞检测算法对机器人模型误差的容忍度.最后,通过人与机器人交互实验进一步验证了该碰撞检测算法的有效性.实验结果表明,该算法与已有的算法相比具有更好的鲁棒性,可满足机器人带未知负载0～2 kg的工作需求.     

虚拟装配中快速碰撞检测算法的研究与实现

针对虚拟装配中碰撞检测的特殊要求,提出了一种基于包围盒与空间剖分法的两级碰撞检测算法HSDHBB。该算法首先用空间剖分法找出潜在的相交区域,然后用包围盒求得碰撞的三角面片对和精确的碰撞点。给出了层次包围盒树的构造方法和空间网格的剖分方法,在空间剖分中采用哈希表的数据结构加快检索速度。最后,在CATIA环境中实现了该算法,结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性的要求。     

虚拟环境中的快速碰撞检测算法

该文在Lin-Canny算法的基础上,提出一种虚拟环境下三维实体的动态、实时碰撞检测算法,并应用于柔性制造仿真系统中以检查工作环境中物体间的干涉状况,应用结果表明该算法在物体结构较复杂或运动的连贯性不好的情况下仍有较好的性能。     

Reduction of free-space-loss for good and rapid 3D path planning of 6DOF robots

This paper deals with a new approach to solve the up to 6DOF robots global collision-free path planning. This problem seems to be more difficult when big or very long pieces are manipulated in cluttered and occupied environments. Moreover, the computational effort increases if the necessary path resolution is very high. The developed algorithm is based on the c-space technique. Different robot models are used for rapid c-spaces computation. Each one for different parts of a typical pick and place task. The algorithm selectively uses these global or local c-spaces. This strategy leads to fast global c-space computation without a considerable loss of free-space caused by the simplified robot model, and to quasi real-time local c-space computation. The paths searching in the computed c-spaces can be performed by several techniques: cell (cube) mapping, octree, and slice, which are rule-base selected in an adequate way. Finally, the results of the algorithm implementation in several real robots are presented.     

基于路径预测的机器人足球路径规划

针对常用的机器人路径规划算法过于复杂并且在每个运动周期都计算路径的问题,提出了一种结合路径预测的路径最优算法.充分利用预测结果减少每周期的路径规划时间;用微量调整动态控制机器人左右轮速度,并充分利用折线路径的短距离优势,为避障机器人创建一条最短路径;以基于周期性预测在同个时间轴上的相交作为碰撞信号,来减少每个周期的重复性计算时间.实验结果表明,该方法能大大提高机器人路径规划的速度,降低不同周期上路径规划结果不一致导致的运动震荡.     

A simple algorithm for intelligent manipulator collision-free motion

The collision-free planning of motion is a fundamental problem for artificial intelligence applications in robotics. The ability to compute a continuous safe path for a robot in a given environment will make possible the development of task-level robot planning systems so that the implementation details and the particular robot motion sequence will be ignored by the programmer.A new approach to planning collision-free motions for general real-life six degrees of freedom (d.o.f.) manipulators is presented. It is based on a simple object model previously developed. The complexity of the general collision detection problem is reduced, and realistic collision-free paths are efficiently found onCS planes. A heuristic evaluation function with a real physical sense is introduced, and computational cost is reduced to the strictly necessary by selecting the most adequate level of representation. A general algorithm is defined for 6 d.o.f. robots that yields good results for actual robot models with complex design structures with the aid of various heuristic techniques. The problem of adaptive motion is also considered.     

多仓储机器人协同路径规划与作业避碰

针对多仓储移动机器人协同作业问题,提出了一种基于全局规划和局部调整的路径规划方法,以获得较短、无碰、避障的可行路径.在路径规划时根据当前节点到终点的距离和局部路径与起点至终点的欧氏路径的夹角设计新启发式函数,驱使机器人沿最短路行进;根据可选节点的数量提出避障规则,提高避障能力;依据路径长度对信息素进行比较更新,以精炼搜索空间、提高收敛性能,对蚁群算法加以改进寻找各自最优路径.在作业避碰时设计避碰规则有效解决仓储机器人间作业碰撞,找到最优或近优路径组合.实验结果表明了本方法的可行性、有效性.     

虚拟现实技术在计算机组装实验的中应用

提出了虚拟计算机组装体系结构,实现了基于虚拟现实技术的虚拟计算机组装原型系统,探讨了在虚拟组装中Vega Prime场景的控制及渲染技术、碰撞检测算法以及计算机零件模型的实时编辑和定位等技术,并将其应用于实践,验证了所构建虚拟装配系统的可行性.     

浅谈虚拟微机组装技术的研究应用

提出了虚拟微机组装体系结构,实现了基于虚拟现实技术的虚拟微机组装原型系统,探讨了在虚拟组装中Vega Prime场景的控制及渲染技术、碰撞检测算法、及微机零件模型的实时编辑和定位等技术,并将其应用于实践,验证了所构建虚拟装配系统的可行性。     

利用法向矢量计算三维物体间的距离

机器人路径规划和装配路径规划都要计算空间两个物体之间的距离,实时仿真系统则要求算法既简便、快速,又能够支持规划算法．本文提出了基于Ｂ－Ｒｅｐ的计算三维物体间距离的方法,即利用物体的表面法向矢量直接计算三维物体间的定向距离．该方法达到了上述系统对物体间距离的检测要求．     

曲线形套装路径规划算法研究

曲线形套装是一类非常复杂的产品装配过程,零件装配除了要顺着被套装零件曲线形移动还要配合调整自身的方位角才能到达目标,其路径规划问题难以沿用现有的装配路径规划方法。论文通过分析这类曲线形套装时的装配特征,在总结传统A搜索算法基础上,提出了一种能够自调整方位角的装配路径规划算法。在节点扩展中扩展位置和角度偏移量,并对传统A搜索算法加以改进,避免被套装零件局部凸凹变化引起搜索停滞不前和算法假失败情况。