实时碰撞检测技术研究.

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《2024年三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言随着三维技术的飞速发展，三维场景在众多领域如游戏开发、虚拟现实、机器人技术等中扮演着至关重要的角色。

在三维场景中，碰撞检测技术是一项核心且基础的技术，其直接影响到虚拟世界中物体运动的真实性和交互性。

本文将重点探讨三维场景中碰撞检测技术的研究，从其基本原理到最新的发展动态进行深入分析。

二、碰撞检测技术的基本原理碰撞检测技术是指在三维场景中，通过算法对物体之间的空间位置关系进行计算，判断物体之间是否发生碰撞的过程。

其基本原理主要包括以下几步：1. 空间划分：将三维空间划分为多个子空间，每个子空间内的物体互不干扰。

这样可以大大减少碰撞检测的复杂度。

2. 物体建模：对场景中的物体进行建模，包括几何形状、物理属性等。

这是进行碰撞检测的基础。

3. 空间位置计算：通过算法计算物体在三维空间中的位置和运动轨迹。

4. 碰撞判断：根据空间位置计算的结果，判断物体之间是否发生碰撞。

三、常见的碰撞检测技术根据不同的应用场景和需求，常见的碰撞检测技术包括以下几种：1. 边界框法：通过计算物体的边界框，判断两个物体的边界框是否相交，从而判断是否发生碰撞。

该方法简单快速，但精度较低。

2. 特征形状法：根据物体的特征形状进行碰撞检测，如使用点、线、面等特征进行判断。

该方法精度较高，但计算复杂度较大。

3. 空间网格法：将三维空间划分为网格，将物体置于网格中，通过判断网格的交集来判断物体是否发生碰撞。

该方法在精度和计算复杂度之间取得较好的平衡。

四、最新的发展动态近年来，随着深度学习和机器视觉等技术的发展，碰撞检测技术在三维场景中的应用也取得了重要进展。

其中包括基于深度学习的物体识别和姿态估计技术，以及基于机器视觉的三维重建和运动跟踪技术等。

这些技术可以提高碰撞检测的精度和效率，使虚拟世界中的物体运动更加真实和自然。

五、未来展望未来，随着三维技术的进一步发展，碰撞检测技术将面临更多的挑战和机遇。

虚拟现实中的碰撞检测技术研究与设计

虚拟现实中的碰撞检测技术研究与设计虚拟现实（Virtual Reality，VR）作为一种全新的交互方式和体验形式，已逐渐渗透到多个领域，包括游戏、娱乐、教育、医疗等。

在虚拟现实中，碰撞检测技术是确保用户与虚拟环境之间具有真实互动的重要组成部分。

本文将针对虚拟现实中的碰撞检测技术进行研究与设计，探讨现有技术的问题、应用场景及未来发展方向。

首先，我们需要了解什么是碰撞检测技术。

简单来说，碰撞检测技术用于判断虚拟物体之间或虚拟物体与真实物体之间是否存在碰撞。

在虚拟环境中，通过使用碰撞检测技术，可以使用户在互动中感受到真实的物体碰撞和交互。

目前，虚拟现实中常用的碰撞检测技术主要可以分为基于物体表示（Object Representation）和基于碰撞检测算法（Collision Detection Algorithm）两种方法。

基于物体表示的碰撞检测技术主要是通过建立虚拟物体的几何模型或包围盒来表示对象，然后比较对象之间的位置、大小和形状等属性来判断是否存在碰撞。

这种方法的优点是实现简单、计算效率高。

常见的基于物体表示的碰撞检测技术包括几何模型法、包围盒法和模型缩减法。

几何模型法是一种利用虚拟物体的精确几何模型进行碰撞检测的方法。

对于每个虚拟物体，系统需要记录其精确的顶点坐标、面片信息等，然后通过对比两个物体的模型来判断是否碰撞。

这种方法的精度高，可以准确地检测碰撞，但计算复杂度也较高。

包围盒法是指使用简化的盒状模型来表示虚拟物体，并将碰撞检测的过程转化为盒子之间的相交关系。

由于盒子的计算量较小，所以这种方法在碰撞检测中较为常用。

但缺点是无法精确地检测物体之间的碰撞。

模型缩减法是一种更高级的碰撞检测技术，它通过将复杂的几何模型进行简化，如使用多边形网格等，以提高碰撞检测的速度和精度。

另一种常见的碰撞检测技术是基于碰撞检测算法的方法。

这种方法主要通过数学计算和物理模拟来判断碰撞并模拟物理反应。

常见的基于碰撞检测算法的技术包括分离轴测试法、基于网格的碰撞检测法和基于约束动力学的碰撞检测法。

碰撞检测算法研究综述

碰撞检测算法研究综述
碰撞检测是计算机图形学、游戏开发、机器人学等领域中的一个重要问题。

它的目的是确定两个或多个物体是否在空间中发生了碰撞，并计算碰撞的位置和碰撞力等信息。

碰撞检测算法可以分为两大类：离散碰撞检测和连续碰撞检测。

离散碰撞检测算法将物体表示为一组多边形，并通过比较多边形的顶点来判断是否发生碰撞。

这种方法简单易实现，但是精度较低，难以处理复杂的形状和运动。

连续碰撞检测算法则将物体表示为一个数学模型，如球体、胶囊体、凸包等，并通过计算模型之间的距离和夹角来判断是否发生碰撞。

这种方法精度较高，但是计算复杂度较高，难以处理大规模的场景。

此外，还有一些基于物理引擎的碰撞检测算法，它们基于物体的物理特性来计算碰撞，如动量守恒、能量守恒等。

这些算法可以更准确地模拟物体的碰撞行为，但是需要对物体的物理特性有深入的了解。

在实际应用中，选择合适的碰撞检测算法需要考虑多个因素，如场景的复杂程度、物体的形状和运动、计算效率和精度等。

近年来，随着计算机硬件技术的发展，碰撞检测算法的效率和精度都得到了显著提高，并在许多领域得到了广泛应用。

总的来说，碰撞检测算法是计算机图形学、游戏开发、机器人学等领域中的一个重要问题，需要不断地进行研究和改进。

实时碰撞检测算法综述

ｉｌｄｄｂｌｉｆｃｔｎｃｕｅｕｉｄｎｇｄｉｕｌｙ，ｄｔｉｅ，ｃｍｐｅｉｆｉｔｒｅｃｅｔｎｉｆａａｓｚｏｌｘｔｏｎｅｓｔｔｓｉｇ，ｃｍｐａｎｓｙｏｃｔｅｓ，ｔｍｅｃｓｏｐｄｔｎｏｎｄｎｘｗｈｎｉｏｔｆｒｕａｉｇｂｕｉｇｂｏｅ
ＡｂｔａｔＴｓｐｐｒｉｔｏｃｄｔｕｔｏｃｓｏｎｄｍｐｅｎａｉｎｓｒｔｇｆｔｅｒａ－ｉｏｌｓｏｔｃｉｎｌｇｒｔｍｓｒｃ：ｈｉａｅｎｒｄｕｅｈｅｓｉｃａｉｎａｉｌｍｅｔｔｔａｅｙｏｈｅｌｔｍｅｃｌｉｉｎｄｅｅｔｏａｏｉｈｏ
ｂｓｄｏｒｐｉｓＥｐｃａｌｍａｎｙａａｙｅｈｇｒｔｍｓｂｓｄｏｏｎｉｇｂｘａｄｃｍｐｒｄｔｅｂｌｗａｐｃｓｈｃａｅｎｇａｈｃ．ｓｅｉｙ，ｉｌｎｚｄｔｅａｏｉｌｌｌｈａｅｎｂｕｄｎｏｎｏａｅｈｅｏｓｅｔ，ｗｉｈ
ｏｊｃｒｔｅ，ｕｔｉｔｏｌｓｎｄｔｔｎｆｅｏｍｂｂｅｔＡｄａｓｔｄｃｄｔａｒ，ｍｌｍｎａｏｔｔｇｂｅｔｏｔｓｉｂｌｙｆｏｌｉｅｃｏｒｆｒａｌｏｊｃ．ｎｌｉｒｕｅｅｆｔｅｉｐｅｅｔｔｎｓａｙａｄａｉｃｉｏｅｉｏｄｅｏｎｏｈｅｕｉｒｅ
一
ｂ动态碰撞检测算法。针对的是场景中物体的相对位置不断）随时间变化的情况，如机械零件的加工过程以及机械系统的运

协作机器人零力控制与碰撞检测技术研究共3篇

协作机器人零力控制与碰撞检测技术研究共3篇协作机器人零力控制与碰撞检测技术研究1协作机器人零力控制与碰撞检测技术研究随着智能制造业的快速发展，协作机器人越来越多地出现在制造场景中。

协作机器人不同于传统的工业机器人，它可以协同工人完成一系列任务，实现人机协作，提升生产效率。

协作机器人的一个重要问题是如何实现“零力控制”和“碰撞检测”，使机器人在与人类近距离协作时能够及时感知周围的环境，保证安全性和可靠性。

一、协作机器人零力控制技术研究协作机器人与人类进行工作时需要实现零力控制技术，即机器人在与人类接触或协作时不会对人体造成伤害或危害。

实现零力控制技术，可以采用力测量、力控制器和探针等方式。

1、力测量力测量是一种常用的实现零力控制的方法。

利用压电传感器等可测量力和力矩的装置，测量机器人运动过程中的力和力矩，即机器人与人体接触造成的相互作用力。

在机器人运动控制过程中，通过实时测量的力信号计算机自动调整控制信号，以实现零力控制。

2、力控制器力控制器是一种利用传感器获取机器人端末执行器和相应工具的力信号后，通过运算控制执行器所受的力的大小、方向和刚度等的装置。

当机器人执行器与外界物体接触时，力控制器可以自动调整控制信号，保证机器人与外界物体的相互作用力在一定范围内。

3、探针探针是一种具有弹性和敏感性的传感器，可感知接触和相互作用的力和变形。

探针作为机器人末端装置，通过感知机器人与外界物体之间的相互作用力，来调节机器人的运动并实现零力控制。

二、协作机器人碰撞检测技术研究协作机器人的另一个重要问题是如何实现碰撞检测技术，及时判断是否发生了碰撞，保障整个系统的安全性。

机器人碰撞检测技术的常用方法有：力矩保护、视觉碰撞检测和电容传感碰撞检测等。

1、力矩保护力矩保护是在机器人末端装置或机器人的关节处安装传感器，当机器人运动时，通过测量传感器获取的力信号计算机程序进行判断，如果力信号超过预设值，则机器人将自动停止，从而实现碰撞检测。

碰撞检测算法研究技术报告

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。

虚拟手术中实时碰撞检测技术

虚拟手术中实时碰撞检测技术研究彭磊张裕飞王秀娟（泰山医学院信息工程学院山东泰安 271016）摘要：碰撞检测是虚拟手术的关键技术，为提高检测速度，满足系统实时性的要求，提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。

使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分，在叶节点构建层次包围盒。

进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交，否则使用层次包围盒算法继续进行检测，对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。

关键词：虚拟手术；碰撞检测；空间剖分；层次包围盒中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120029－02进行碰撞检测时从八叉树的根节点开始，计算两几何元素0 引言是否属于同一节点，如果不属于同一节点则不相交，如果属于虚拟手术是集医学、生物力学、材料学、计算机图形学、同一节点，递归的到下一级节点进行检查，直到发现两几何元虚拟现实等诸多学科为一体的交叉研究领域。

虚拟手术在医学素属于同一叶节点，则需要进一步使用层次包围盒进行检查。

中的应用主要包括：手术计划与过程模拟、术中导航与监护、 2 层次包围盒手术教学与训练等。

碰撞检测是虚拟手术系统中的关键技术，贯穿于虚拟手术的整个过程。

对于八叉树的每个叶节点包含的几何元素，建立层次包围虚拟手术系统中的对象根据材质可分为刚体组织和软件组盒（Bounding Volume Hierarchy ，BVH ）。

相对于单纯的层次织。

骨骼、手术器械等属于刚体组织，而人体的许多器官如肌包围盒技术，使用空间剖分与层次包围盒相结合的方法进行碰肉、血管、肝脏等属于软体组织。

以往大部分碰撞检测的研究撞检测，构建的层次树规模更小，计算量更少。

层次包围工作都是针对刚体对象的。

与刚体相比较，软体组织由于其特殊的物理性质，在外力或某些操作的作用下会发生几何形状、位置甚至数量上的变化，因此基于软体组织的碰撞检测需要更详细的信息和更多的处理。

车联网中的车辆碰撞预测与智能安全研究

车联网中的车辆碰撞预测与智能安全研究车辆碰撞是道路交通中常见的事件，造成了大量的人员伤亡和财产损失。

为了解决这一问题，并提高道路交通的安全性，车联网技术中的车辆碰撞预测与智能安全研究变得越来越重要。

本文将深入探讨车联网中车辆碰撞预测技术的原理、应用和挑战，以及智能安全研究的潜力和展望。

车辆碰撞预测是车联网中的一项关键技术，它基于传感器技术、通信技术和数据分析技术，实现对车辆碰撞风险的实时监测和预测。

车辆碰撞预测主要依靠车辆之间和车辆与基础设施之间的通信，通过交换车辆状态信息和环境信息，分析和预测潜在的碰撞风险，并及时采取相应的措施避免碰撞的发生。

车辆碰撞预测技术的原理主要包括：1. 数据采集和传输：车辆通过传感器采集到的数据包括车速、加速度、位置等信息，通过通信网络传输到云服务器进行处理和分析。

2. 数据分析和建模：云服务器接收到车辆数据后，利用机器学习和数据挖掘技术，对大量数据进行处理和分析，建立起车辆碰撞预测模型。

3. 风险评估和预测：基于建立的模型，云服务器可以对车辆所处的道路环境和交通状况进行实时评估和预测，判断车辆是否存在碰撞风险，并发出预警信号。

车辆碰撞预测技术在车联网中的应用非常广泛。

首先，它可以用于车辆自身的安全保护。

当车辆在高速行驶或复杂路况下，无法全面感知道路情况时，通过车辆碰撞预测技术，可以提前预警驾驶员避免碰撞的发生。

其次，车辆碰撞预测技术还可以应用于城市交通管理。

通过采集和分析车辆状态和交通流量信息，交通管理部门可以实时掌握交通拥堵和交通事故的情况，及时调整交通信号灯和道路限速，减少交通事故的发生。

然而，车辆碰撞预测技术在实际应用中还面临一些挑战。

首先，车辆碰撞预测需要大量的数据支持，但现实中车辆之间的通信和数据采集存在一定的困难，因此数据的可靠性和准确性是一个重要问题。

其次，车辆碰撞预测技术需要高度精准的模型和算法支持，以准确地预测碰撞风险，但现有的模型和算法在效率和准确性上仍存在改进空间。

碰撞检测算法研究

碰撞检测算法研究摘要：实时碰撞检测是机器人、动画仿真、虚拟现实等领域中一个非常关键的问题，其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。

尤其是随着3D游戏日渐盛行，物体之间的干涉和碰撞检测得到广泛的研究，碰撞检测技术所面临的问题也日益突出，具有很重要的意义。

主要对一些碰撞检测算法作出全面了解、透彻分析。

关键词：碰撞检测；层次包围体；空间剖析1 碰撞检测技术概述碰撞检测(Collision Detection，CD)也称为干涉检测或者接触检测，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能共享相同的空间区域。

碰撞检测作为虚拟现实系统中的一个关键组成部分，主要的任务是判断物体模型之间、模型与场景之间是否发生了碰撞，以及给出碰撞位置、穿刺深度等信息。

碰撞检测算法一般可以分为两步：一是初步检测阶段：也就是将大多数明显的不相交的物体进行快速的排除；另一个是详细检测阶段（也可以称为精确检测阶段）。

一些算法将详细检测阶段详细的划分为两个阶段：①逐步求精，在初步检测的基础上进一步继续将检测的范围缩小；②精确求交，在“逐步求精”的基础上，对所建的模型进行相交测试，详细的测试出潜在的相交区域。

二是由于现实工程中的需要，碰撞检测算法得到了很好的发展和创新，因此产生了很多碰撞检测算法如图1所示。

碰撞检测算法大体上可以分为基于物体空间的碰撞检测算法和基于图像空间的碰撞检测算法。

在基于物体空间的碰撞检测算法中又分为采用一般表示模型的碰撞检测算法和采用空间结构碰撞检测算法。

采用采用空间结构碰撞检测算法包括空间剖析法和层次包围体法。

这里将主要介绍空间结构碰撞检测算法。

层次包围盒法：直接对两个物体对象的几何体执行碰撞测试，其计算过程代价过于高昂，尤其是当物体包含许多个多边形的时候。

为了减少计算消耗，在几何相交测试之前，通常先执行物体的包围体测试。

层次包围盒方法的基本思想是用一个简单的包围盒将复杂不规则的几何对象围住，当两个对象作碰撞检测时，如果对象的包围盒不相交，则对象肯定不相交。

《三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言随着三维技术的快速发展，三维场景在各个领域的应用越来越广泛，如游戏开发、虚拟现实、机器人技术等。

在这些应用中，碰撞检测技术起着至关重要的作用，它能够确保物体在三维空间中的运动是合理且安全的。

本文将重点研究三维场景中碰撞检测技术，深入探讨其原理、方法以及应用领域。

二、三维碰撞检测技术的原理三维碰撞检测技术是指在三维场景中，通过计算和分析物体之间的空间关系，判断物体之间是否发生碰撞的技术。

其原理主要包括以下几个方面：1. 空间分割：将三维场景划分为多个小的空间区域，通过判断物体所在的空间区域来判断其是否可能发生碰撞。

2. 包围盒技术：利用物体的包围盒来快速排除不可能发生碰撞的物体，提高碰撞检测的效率。

3. 精确碰撞检测：当空间分割和包围盒技术确定可能发生碰撞的物体后，需要进行精确的碰撞检测，包括点-点、点-面、面-面等类型的碰撞检测。

三、三维碰撞检测技术的方法根据不同的应用场景和需求，三维碰撞检测技术可以采用多种方法，主要包括以下几种：1. 网格法：通过将三维场景中的物体表示为网格模型，然后计算网格之间的交集来判断是否发生碰撞。

这种方法适用于复杂的三维场景和动态的物体。

2. 层次包围盒法：利用不同级别的包围盒来逐步排除不可能发生碰撞的物体，最后进行精确的碰撞检测。

这种方法能够提高碰撞检测的效率。

3. 空间数据结构法：利用空间数据结构（如八叉树、四叉树等）来组织和管理三维场景中的物体，通过查询空间数据结构来判断物体之间是否可能发生碰撞。

四、三维碰撞检测技术的应用领域三维碰撞检测技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 游戏开发：在游戏开发中，碰撞检测技术用于确保游戏角色的运动合理且安全，避免出现穿透等不合理的现象。

2. 虚拟现实：在虚拟现实中，碰撞检测技术用于模拟真实的物理世界，提高用户的沉浸感和真实感。

3. 机器人技术：在机器人技术中，碰撞检测技术用于确保机器人在运动过程中不会与周围环境发生碰撞，提高机器人的安全性和可靠性。

实时碰撞检测算法的探讨与研究

一
碰撞检测研究分类相对清晰的一种方法就是基于包围盒的碰撞检测算法。包围盒法的基本思想就是用简单的几何形体将虚拟场景中的复杂几何体围住，用几何形体代替物体参与碰撞检测。 ” 在基本简单的碰撞检测方法中的主要问题是需要大量可计算的边缘面交集检查。在实际虚拟世界中，边缘面对数是整个可能对数的一小部分。包围盒法就是能够尽早排除不可能相交的可能，提高检查精度和效率。
低等方面。同时，也对空间分割法下的各类算法进行了分析。最后介绍了两种新趋势下的混合碰撞检测法进行了归纳研究，
并总结了算法的优劣和新的方向。
关键词：碰撞检测；算法；包围盒；混合碰撞检测法
中图分类号：Ｔ３１Ｐ９．９
文献标识码：Ａ
文章编号：１０— ５９（０１７０３— ３０７９９２１）１— ０６０
ａｅｔｅ．ｎｄｎｗｒｎｄＫｅｗｏｄ：ｌｉｉｎｄｔｃｉｎ；ｇｒｔｍ；ｕｄｉｇｂｏ－ｒｅＨｙｉｏｌｓｏｅｅｔｏｙｒｓＣｏｌｓｏｅｅｔｏＡｌｏｈＢｏｉｎｎｘｔｅ；ｂｒｄｃｌｉｉｎｄｔｃｉｎ
摘要：本文对碰撞检测算法的分类进行了阐述，并比较了按层次包围盒法分类的包围盒ＡＢ、包围球、方向包围ＡＢ
盒ＯＢＢ、固定方向凸包的包围盒ＦＨ、时空包围盒检测算法（ＴＢ）的构造难度高低，存储量大小和相交测试复杂度高ＤＳＢ

实时碰撞检测算法分析与比较

Ｋｙｗｒｓｃｌｓｎｄｔｃｏ；ｏｄｎｏ；ｒｎｅｏｎｉｇＢｘＯＢｅｏｄ：ｏｉｏｅｅｔｎｂｕｉｇｂｘＯｉｔｄＢｕｄｎｏ（Ｂ）ｌｉｉｎｅ
０引言
虚拟现实中，物体对象之间的碰撞检测已成为众
多学者研究的热点，精确的碰撞检测能够提高虚拟环境的真实性，于增强游戏可玩性起着重要的作用。对
２１年第６期０１
汁算机与现代化ＪＵＮＩＹＩＮＡＨＡＩＡＪＵＸＡＤＩＵＳ
总第１０期９
文章编号：０６２７（ｏＩ０－０８０１０－４５２ｌ）６０８－３
实时碰撞检测算法分析与比较
ｃａａｔｒｆｂｕｄｎｐｅｅａｄＯＢｈｒｃｅｓｏｏｎｉｇｓｈｒｎＢ，ｐｏｏｅｎｉｒｖｄａｇｒｈｃｍｂｎｄｗｔｕｄｎｐｅｅａｄＯＢｒｐｓｓａｍｐｏｅｌｏｉｍｏｉｅｉｂｎｉｇｓｈｒＢ．Ｈｏｅｅ，ｔｅｔｈｏｎｗｖｒｈ
ｒｈｂｃｍｅｅｅｒｈｈｔｐｔＴｉａｅｉｌｎｒｄｃｓｓｖｒｌｃｍｍｏｌｏｉｉｎｄｔｃｉｎａｇｒｈ，ａｃｒｉｇｔｉｍｅｏｓａｒｓａｃｏｓｏ．ｈｓｐｐｒｍａｎｙｉｔｕｅｅｅａｏｔｏｎｙｃｌｓｅｅｔｏｉｍｓｃｏｄｎｏｌｏｏｌｔ

数控机床实时碰撞检测算法的研究与实现

第１２期
２１０１年１２月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌｒＭａｈｉｅＴｏｌａｃｎｏｏｔｃＭｎａｃｕｉｃｎｉｕｅ
Ｎ０１．２Ｄｅ．２１ｃ０１
摘要：撞检测是数控机床加工过程中的一个重要功能模块。碰撞检测可以有效地避免刀具与部件碰发生碰撞，同时可以提高加工的安全性。在研究了大量碰撞检测算法的基础上，出了一种实时性提
较好的碰撞检测算法，而避免了仿真软件检测缺陷。此算法首先在预处理阶段采用轴向包围盒从
ｐｒｌｉｒｌｎｅｔｇｔｏｌｓｏｅｅｔｏｅｉｎａｉｙｉｖｓｉａｅｃｌｉｎｄｔｃｉｎ．Ｔｈｎｕｓｅａａｉｎａｉｈｏｙａｄｒｃａｇａｎｅｓｃｉｎｍｉｅｅｓｐｒｔｘｓｔｅｒｎｅｔｎｕｌｒｉｔｒｅｔｏｏｔｏｙｔｅｌｔｅｄｔｃｈｏｌｓｏｎｏｒｔｃｅｒａ．Ｆｉａｌｈｅｒｏｒａ — ｉｅｅｔｔｅｃｌｉｉｆｐｏｅｔｄａｅｓｍｎｌｙ，ｔｅｐｏｏｅｌｏｉｍｓｓｍｕａｅｈｒｐｓｄａｇｒｔｈｉｉｌｔｄ，
文章编号：Ｏｔ一２５２１）２— ０９— ４ｌＯ２６（０１１０４０
数控机床实时碰撞检测算法的研究与实现

碰撞检测算法的研究现状

1.3国内外研究现状1.3.1碰撞检测算法的国外研究现状【王海玲. 三维游戏技术的研究与实现[D]. 哈尔滨工程大学, 2009】【范昭炜.实时碰撞检测技术研究[D] .浙江大学, 2003】起源于20世纪70年代的碰撞检测问题，研究至今已有40年的历史，现如今有一些比较成熟的碰撞检测技术。

Dobkin（1985）、Agarwal（1991）、Chaxelle（1989）等在静态碰撞检测技术上做了早期研究。

静态碰撞检测算法是指当场景中物体在整个时间轴t上都不发生变化时，用来检测在这个静止状态中各物体之间是否发生碰撞的算法。

这类算法要求较高的精度，由于是静止状态，因此没有实时性的要求，它广泛应用于计算几何中。

Lin（1998）、Jimenez（2001）对离散碰撞检测算法进行了研究，离散碰撞检测算法在每一时间离散点上通过类似于静态碰撞检测算法的方法来实现，可以迎合多数应用对实时性的需求。

Hubbard（1995）、Dingliana（2000，2001）、O’Sullivan（1999）为了改善离散碰撞检测算法中存在的刺穿现象和遗漏碰撞的现象，提出了自适应步长和可中断的碰撞检测技术。

Cameron（1990）、Canny（1986）和Redon（2001，2002）为了解决在离散碰撞检测算法中存在的刺穿现象和遗漏发生碰撞的现象，对连续碰撞检测算法进行了研究。

连续碰撞检测算法精确，但涉及到四维结构空间和时空问题，算法计算速度慢，在大规模场景中不能满足实时性。

Lin-Canny（1991，1993）提出了“最邻近特征算法”，基于特征的碰撞检测算法基本上都源自于该算法。

Hubbard（1995）、Gottschalk（1996）、Klosowski（1998）、Zachmann（1998）在面向多边形表示模型的多边形集合中做了广泛研究。

Gilbert（1988，1990）、Johnson和Keerthi提出了基于单纯形的碰撞检测算法，即GJK 算法。

机械干涉与碰撞检测与避免技术研究

机械干涉与碰撞检测与避免技术研究在机械工程领域，机械干涉与碰撞检测与避免技术一直是一个重要的研究方向。

在机械系统的运行过程中，由于各种原因，机械部件之间可能会发生干涉或碰撞，这不仅会导致设备的损坏，还会带来安全隐患。

因此，实时的碰撞检测与避免技术对于机械系统的正常运行至关重要。

一、机械干涉与碰撞的定义与原因机械干涉是指两个或多个机械部件在运行过程中相互干扰的现象。

它可能是由于设计或制造上的失误，也可能是由于外界环境等因素的干扰所引起。

而机械碰撞则是指机械部件之间发生直接接触的现象，通常会带来更严重的后果。

机械干涉和碰撞往往是由于机械系统中的组件位置不准确或动作计划不当所引起的。

例如，在机械臂的运动过程中，如果对机械臂的路径规划不准确，就可能导致机械臂与其他物体干涉或碰撞。

另外，机械系统中常见的故障，如传动链条的断裂、传感器损坏等，也可能导致机械干涉和碰撞的发生。

二、碰撞检测与避免技术的意义与应用碰撞检测与避免技术的目标是通过利用传感器、算法和控制器等手段，实时监测机械系统中的干涉和碰撞，并采取相应的措施来避免或减轻损伤。

这项技术在工业自动化、机器人、汽车等领域有着广泛的应用。

首先，碰撞检测与避免技术可以保护机械系统的安全性。

当机械系统中的部件发生干涉或碰撞的时候，往往会带来损坏或损失，甚至可能造成人身伤害。

通过引入碰撞检测与避免技术，可以及时发现和预防这种情况的发生，从而保障设备和人员的安全。

其次，碰撞检测与避免技术可以提高机械系统的工作效率。

在机械系统中，干涉和碰撞往往会导致系统的停工和维修，造成生产线的停滞和资源的浪费。

通过引入碰撞检测与避免技术，可以提前发现潜在的干涉和碰撞问题，避免停工和维修，从而提高生产效率和资源利用率。

三、碰撞检测与避免技术的研究与应用现状目前，针对机械干涉与碰撞检测与避免技术的研究已经取得了一定的进展。

主要包括传感器技术、算法设计和控制器设计等方面。

传感器技术是碰撞检测与避免技术的基础。

碰撞检测技术及其常用方法

碰撞检测技术及其常用方法1. 碰撞检测技术概述碰撞检测是计算机图形学、计算机游戏、机器人技术等领域中的一项重要技术，它用于判断物体之间是否发生碰撞，并能提供碰撞所发生的位置、时间和力等信息，是多数计算机图形和游戏中必备的技术。

目前，常用的碰撞检测方法包括离线碰撞检测方法、基于物理引擎的碰撞检测方法和基于光线追踪的碰撞检测方法。

2. 离线碰撞检测方法离线碰撞检测方法是在程序运行前将场景中的物体进行处理，生成一张碰撞检测网格，成为静态碰撞检测网格。

当游戏运行时，物体会被动态地放置在屏幕中，玩家操作游戏角色时，会根据角色的位置和方向，在静态碰撞检测网格中查找可能发生碰撞的物体。

离线碰撞检测方法的特点是计算量小，效率高，但是场景中物体必须事先预处理，难以进行动态载入，而且出现复杂的运动时容易出现错误。

3. 物理引擎碰撞检测方法物理引擎碰撞检测方法是通过模拟物体之间的运动、碰撞等物理过程来实现碰撞检测，需要较为精确的物理模型。

该方法常用于模拟现实世界的物理现象，如重力、摩擦力等，并且能较好地处理物体的动态运动，可适用于不同类型的物体。

物理引擎碰撞检测方法计算量大，需要进行迭代计算，消耗较多的计算资源和内存空间。

而且模型的精度和刚体属性的设置也会影响到碰撞检测的结果。

4. 光线-物体检测方法光线-物体检测方法是通过向场景中发射一条光线，并判断该光线是否与任何有碰撞物体相交来实现碰撞检测的方法。

该方法与离线碰撞检测方法相似，但不同的是它是动态的，光线不会被事先处理。

光线-物体检测方法的优势在于它的计算量相对较小，可以快速处理，并且可以精确计算物体的位置、姿态、速度等信息。

但是它也有弊端，精度不够高，容易误判，并且复杂的场景中可能需要发射多条光线，增加了计算量。

5. 基本碰撞检测方法基本碰撞检测方法，也称为粗略检测，是最基本的碰撞检测方法。

该方法通过检测物体的包围盒或球来判断物体之间是否发生碰撞。

该方法简单、易于实现，并且在许多应用中可满足要求。

基于机器学习的汽车碰撞检测技术研究

基于机器学习的汽车碰撞检测技术研究汽车作为人们日常生活中必不可少的交通工具，其安全性一直是现代汽车技术的关注重点之一。

每年都有大量的汽车碰撞事故发生，导致人员伤亡和财产损失。

为了预防和减少这些交通事故，开发了基于机器学习的汽车碰撞检测技术。

一、机器学习机器学习是一种能够让计算机通过数据进行自我学习和适应的人工智能技术。

利用机器学习技术可以自动从数据中提取特征和模式，通过不断的调整和优化模型，来实现对数据的分类、预测和判断。

二、汽车碰撞检测技术根据汽车碰撞检测的原理，可以将其分为基于计算机视觉技术和基于雷达、激光和超声波等传感器技术的两种类型。

前者主要是利用车载摄像头捕捉车辆周围的图像信息，通过图像识别和计算分析，来判断和预测车辆的行驶状态和可能发生的交通事故。

后者则是通过传感器设备捕捉环境中的声波、电磁波或激光信号，利用高精度数据分析和处理技术，来实现车辆的动态监测和安全预警。

三、基于机器学习的汽车碰撞检测技术发展趋势随着大数据技术和人工智能技术的普及和发展，基于机器学习的汽车碰撞检测技术在不断创新和升级。

下面从以下几个方面来介绍：3.1、数据的全面性和精确性利用大数据和机器学习技术，可以收集和分析更全面、更精确的数据，包括行驶路线、车速、车距、天气状况、道路状况、交通信号灯状态等，并把这些数据用于交通事故预测和预警系统，提高安全性和防范能力。

3.2、多传感器融合技术为了更加精确地检测汽车碰撞事故，多传感器融合技术被广泛应用于汽车碰撞检测领域。

这种技术通过将多种传感器的信息融合在一起，既可以提高检测的准确度，也可以减少虚警的发生，从而为驾驶员提供更有效的行驶安全保障。

3.3、深度学习和神经网络技术的应用深度学习和神经网络技术是机器学习中的关键技术，可以对数据进行有力归纳和分析，进而提高汽车碰撞检测的准确率。

随着这些技术的应用范围逐渐扩展，汽车碰撞检测技术的整体性能也会得到更加精细的提升。

3.4、云计算和大数据分析平台的应用基于云计算和大数据分析平台，可以减少对传统计算机硬件的依赖，提高汽车碰撞检测系统的实时性和响应速度。

碰撞检测技术在虚拟现实中的应用研究

碰撞检测技术在虚拟现实中的应用研究随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）正在被越来越多人所了解和关注。

VR技术可以让人们感受到身临其境的视听体验，很多人都认为它是未来最具发展潜力的技术之一。

然而，如何让虚拟现实更加真实、更加自然，仍然是一个挑战。

碰撞检测技术（Collision Detection）是VR中非常重要的一项技术，在VR中有着广泛的应用。

本文将探讨碰撞检测技术在虚拟现实中的应用研究，旨在帮助人们更好地了解VR技术的发展和应用。

一、碰撞检测技术简介碰撞检测技术是计算机图形学中的一种技术，可以检测物体之间是否发生碰撞，从而进行相应的计算和控制。

在现实生活中，人类的视觉和触觉感官可以轻松地分辨物体之间是否发生碰撞，但在虚拟现实中，这种感官要素是不存在的。

因此，必须依靠计算机来模拟和检测物体之间是否发生碰撞，从而保证虚拟现实的真实性和自然度。

碰撞检测技术主要包括两种方法：基于物理仿真的碰撞检测和基于几何形状的碰撞检测。

基于物理仿真的碰撞检测是指对物体之间的相互作用力和运动速度等物理参数进行模拟，从而判断物体之间是否会发生碰撞。

这种方法需要进行大量的计算，在效率上存在一定的问题。

基于几何形状的碰撞检测是指对物体的几何形状进行分析，包括面、边、点等要素，从而判断两个物体是否相交或包含。

这种方法可以有效地避免复杂的物理运动计算，提高碰撞检测的效率。

二、碰撞检测技术在虚拟现实中的应用碰撞检测技术在虚拟现实中有着广泛的应用，涉及到场景的建模、物体动态模拟、交互设计等方面。

下面将分别介绍一些具体的应用情况。

1. 场景建模在虚拟现实中，场景的建模是一个非常复杂的过程。

碰撞检测技术可以在建模过程中，检测模型的各个部分之间是否存在相交。

当检测到相交时，可以对模型进行相应的调整，从而使场景更加真实、自然。

例如，在城市建模中，使用碰撞检测技术可以确保建筑物之间的间隔合适，避免出现因建筑物相交而导致的画面混乱不堪的情况发生。

实时碰撞检测算法综述

Ｓｕｒｖｅｙｏｎｒｅａｌ唱ｔｉｍｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
ＺＯＵＹｉ唱ｓｈｅｎｇ，ＤＩＮＧＧｕｏ唱ｆｕ，ＸＵＭｉｎｇ唱ｈｅｎｇ，ＨＥＹｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２００６唱１２唱２２；修回日期：２００７唱０３唱２６基金项目：国家自然科学杰出青年基金资助项目（５０５２５５１８）；高等学校科技创新工程重大项目培养基金资助项目（７０５０４４）
作者简介：邹益胜（１９８０唱），男，浙江文成人，博士研究生，主要研究方向为ＶＰ／ＶＭ、可视化（ｚｙｓａｐｐｌｅ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ）；丁国富（１９７２唱），男，四川乐至人，教授，博导，主要研究方向为ＶＰ／ＶＭ／ＶＲ、先进制造技术、开放式数控技术、可视化；许明恒（１９４７唱），男，陕西汉中人，教授，博导，主要研究方向为先进制造技术；何邕（１９８３唱），男，四川达州人，博士研究生，主要研究方向为ＶＰ／ＶＭ、可视化．
第２５卷第１期２００８年１月
计算机应用研究ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１Ｊａｎ．２００８
实时碰撞检测算法综述倡
邹益胜，丁国富，许明恒，何邕
（西南交通大学机械工程学院，成都６１００３１）
摘要：介绍了常用的基于图形的实时碰撞检测算法适用场合及实施策略，量、变形体碰撞适用度等方面分析了基于包围盒的碰撞检测算法，并进行了横向比较；介绍了基于图像的碰撞检测方法的特点、实施策略及研究现状。最后总结提出了算法研究中存在的问题及新的发展方向。关键词：碰撞检测；综述；基于图形；基于图像；包围盒中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１００１唱３６９５（２００８）０１唱０００８唱０５

汽车碰撞检测系统中的数据处理技术研究

汽车碰撞检测系统中的数据处理技术研究自动驾驶技术的快速发展使得汽车碰撞检测系统成为现代汽车安全性能的关键组成部分。

汽车碰撞检测系统通过使用激光雷达、摄像头、毫米波雷达等传感器来感知周围环境，获取大量的感知数据。

而如何高效地处理这些海量数据，成为汽车碰撞检测系统中的重要问题之一。

本文将探讨汽车碰撞检测系统中的数据处理技术，并介绍相关研究。

首先，汽车碰撞检测系统中的数据处理技术需要保证对感知数据的准确性和实时性进行处理。

为了准确感知周围环境，激光雷达、摄像头、毫米波雷达等传感器会同时产生大量的数据。

然而，由于系统资源有限，无法处理所有的感知数据。

因此，需要运用数据处理技术对采集到的数据进行筛选、压缩和处理，确保只有关键的信息被传输和分析，以提高运行效率。

例如，可以使用聚类算法对感知数据进行分类，将相似的数据合并为一个簇，并选择每个簇中的代表性数据进行处理和分析。

其次，汽车碰撞检测系统中的数据处理技术需要充分利用机器学习和人工智能的方法。

随着人工智能技术的快速发展，汽车碰撞检测系统可以通过机器学习方法自动学习和优化算法，从而提高数据处理的效率和准确性。

例如，可以利用卷积神经网络来对感知数据进行特征提取和目标检测，提高碰撞检测的准确率。

此外，可以使用强化学习算法来优化决策过程，使汽车在遇到紧急情况时可以采取正确的反应，减少事故的发生。

另外，数据处理技术还需要考虑到数据的传输和存储的可行性。

由于汽车碰撞检测系统需要实时处理大量的感知数据，传输和存储这些数据会面临一定的挑战。

为了解决这个问题，可以采用数据压缩和分布式存储等技术。

数据压缩可以将感知数据进行压缩，减小数据的体积，降低传输和存储的成本。

而分布式存储可以将数据分散存储在多个节点上，提高存储容量和数据处理的并行性。

此外，为了确保数据传输的实时性，还可以采用优先级调度和数据缓存等技术，根据数据的重要性和时效性进行安排和处理。

最后，汽车碰撞检测系统中的数据处理技术还需要考虑到数据的隐私保护和安全性。