[发明专利]基于包围盒算法的高精度机械臂碰撞检测方法

说明书

本发明公开了一种基于包围盒算法的高精度机械臂碰撞检测方法，首先对机械臂自身进行碰撞测试，在无互相接触时，对所述机械臂和工件进行建模以及模型简化，并根据得到的机械臂和工件的包围盒进行相交测试，当包围盒相交时，获取所述机械臂和工件的包围盒相交的两个交点和所述交点形成的矩形重叠区域，并在所述矩形重叠区域内连接所述交点，计算得到线段解，并当所述线段解无效时，根据获取的参考边进行工件识别并确定旋转射线，基于不同的工件的几何形状，判断所述旋转射线与所述线段解是否发生接触，进而进行所述旋转射线的合并和迭代，得到多超平面解，完成所述机械臂和所述工件的相交包围盒的分离，提高检测精度，降低检测误差。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于包围盒算法的高精度机械臂碰撞检测方法。

背景技术

在工业机械臂运动过程中，为了确保工件以及机械臂自身在运动中的安全性，避免碰撞是必要条件，否则易导致机械臂损坏和工件表面划伤，并可能对工作人员的安全构成威胁，因此碰撞检测是机械臂在避障运动规划中的重要内容。

碰撞检测问题的本质是求物体之间的最短距离，在距离小于或等于零时则认为物体之间接触或发生碰撞，所以计算空间中物体的距离是必要的。而多数情况下物体形状不规则，目前的解决方案主要包括空间分解法(Space Partitioning)包围盒法(BoundingVolume)和层次包围盒法(Bounding Volume Hierarchy)，其中层次包围盒法在复杂环境的碰撞检测效果显著，更适用于机械臂的碰撞检测问题。

包围盒的基本思想是通过简化复杂物体轮廓，用一个简单的立体几何将物体包裹住，转化为不同包围盒之间距离的计算，从而达到碰撞检测的目的，常见的包围盒轴向包围盒(Axis-Aligned Bounding Boxes:AABB)、有向包围盒(Oriented Bounding Box:OBB)、离散方向多面体(Discrete Orientation Polytopes:k-DOP)等。虽然利用包围盒简化物体轮廓，但是检测精度不能保证。目前的包围盒碰撞检测技术存在检测精度不高的情况，特别在形状不规则物体之间的检测存在误差较大的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于包围盒算法的高精度机械臂碰撞检测方法，提高检测精度，降低检测误差。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于包围盒算法的高精度机械臂碰撞检测方法，包括：

获取机械臂和工件的包围盒，并进行相交测试；

获取所述机械臂和工件的包围盒相交的交点和重叠区域，得到线段解；

根据获取的参考边进行工件识别并确定旋转射线；

将所述旋转射线进行合并和迭代，完成包围盒的分离。

其中，所述在获取机械臂和工件的包围盒，并进行相交测试前，所述方法还包括：

按照设定测试要求对机械臂自身进行碰撞测试，若所述机械臂连杆有互相接触，则结束碰撞检测，若无互相接触，则进行机械臂与工件的相交检测。

其中，所述获取机械臂和工件的包围盒，并进行相交测试，包括：

分别对所述机械臂和工件进行建模以及模型简化，并根据计算得到的机械臂和工件的包围盒进行相交测试，若不相交则结束检测，若相交则计算出线段解。

其中，获取所述机械臂和工件的包围盒相交的交点和重叠区域，得到线段解，包括：

获取所述机械臂和工件的包围盒相交的两个交点和所述交点形成的矩形重叠区域，并在所述矩形重叠区域内连接所述交点，计算得到线段解。

其中，获取所述机械臂和工件的包围盒相交的交点和重叠区域，得到线段解，还包括：