智能机器人体验平台上三维碰撞检测的实现

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laumood
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
智能机器人体验平台是一个对实时性要求非常高的网络互动平台。这个平台上的各种虚拟现实系统都需要解决三维碰撞检测问题。智能机器人体验平台上的搭搭看(DDK)系统是一个利用积木搭建来启发和训练用户创造性思维的三维仿真平台,要实现网络互动并允许用户无限量或者超大数量的使用积木来实现自己的作品,关键之一就是要解决其实时的三维碰撞检测问题。   本文在广泛了解国内外各种三维碰撞检测技术的发展现状,并仔细分析了DDK平台上三维碰撞检测的实际需求之后,通过层层筛选,选用适于多物体场景的两级碰撞检测系统和基于混合类型包围盒的碰撞检测算法。首先,在第一级碰撞检测阶段,本文采用了包围球和AABB,对碰撞检测系统的场景进行了双层裁减,这种方法快速有效地减少了进入第二级碰撞检测阶段的物体数量,减轻了碰撞检测系统进行精确计算的负担。其次,在碰撞检测的第二阶段,本文采用了基于包围盒的方法进行物体间的精确相交检测。与普通的混合型包围盒算法不同的是,本文并没有对场景中的每个物体构建包围盒树,而是采用以尽量少的包围盒替代物体形体来做碰撞检测的方法。并且,采用OBB与球形包围盒来进行物体间的精确相交检测,不仅更加贴切地逼近了平台上各种物体的形体,在保证碰撞检测精确度的同时,相对较大程度地降低了每个物体碰撞模型的复杂度,而且采用这种简化了的单层包围盒树之后,就无需再忧虑因刚体运动而引起的层次树的更新和重建这些对实时性有严重影响的操作,使得系统具有更加稳定的检测效率。   在确定了基本方案之后,本文进一步对方案中的各个流程和步骤所需的算法进行了选择和研究,包括预处理阶段三维数据的获取方法、各类包围盒的创建方法、各种相交检测算法以及物体做刚体运动后各种包围盒的更新计算方法等。最后针对平台的软件环境设计了完整的三维碰撞检测程序,实现了满足智能机器人体验平台要求的三维碰撞检测系统,并给出了实验的效果展示和性能对比,验证了方案的可行性和有效性。
其他文献
多旋翼无人机操控原理简单,可以实现垂直升降,空中自主悬停,近年来它在地质勘测、电力系统巡线、摄影航拍和农用植保等领域发挥了巨大功效,然而由于遥控器的操作方式复杂度高、专
焊缝缺陷作为影响石油钢管制管质量的主要因素,成为钢管质量检测中的主要任务之一。本文主要研究了数字图像处理技术在石油钢管X射线焊缝图像缺陷检测中的应用,并利用可视化的D
无线传感器网络由众多分布在物理环境中具有感知、计算和通信能力的微小节点组成。节点微小、易于布置、网络自组织,近距离地观察环境,非常适合进行活动目标的发现与跟踪任务
目前,我国还是一个发展中国家,经济还不是很发达,在交通运输方面还存在着许多安全隐患的问题。随着经济的日益增长,人民生活水平的提高,对于交通运输行业的发展和管理的要求
本文研究的是户外场景自然光条件下的实时视频分析技术,包括静态场景下的运动目标检测算法和目标跟踪算法。   首先简单介绍了运动目标检测常用的三类方法:光流法、时域差分
图像信号的采集和处理在科学研究、工农业生产、医疗卫生、公共安全等领域得到了越来越广泛的应用。目前,图像处理在嵌入式系统应用中是一个难点,原因主要有两方面:其一,与通
在现代生产中,对于比较精密的机械加工装备以及办公自动化设备,一般都包括精确的旋转角度定位运动、直线运动、倾翻运动等动作。用传统的机械电气设计方法要采用大量的机械传动机构,如丝杠、齿轮等。这些装置不但有容易损坏、运动时产生较大的噪音和震动、维修量大、寿命短等无法彻底解决的弱点。实行“零传动”可大大简化系统的结构,特别是简化机械结构,节约能量、减少故障率,使系统的性能价格比和可靠性大幅度地提高,同时也
本课题研究的应用对象为苏州大学机电工程学院SMT实验室报废的QuadQSP-2型贴片机,在更新升级了控制系统硬件,自主研发底层驱动软件,实现基本控制功能的基础上,研究设计了基于
水下自航行器的设计可以分为机械系统的设计和控制系统的设计两部分,机械系统是控制系统的载体,也是控制系统的基础;机械系统中整体外形又是影响整体性能的重要因素,因此本文
学位