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1、第 1 O卷第 3期 2 0 0 4年 3月 计算机集成制造系统一C I MS Co mput e r I nt e g r a t e d M a nu f a c t ur i n g Sy s t e ms Vo 1 1 O No 3 M a r200 4 文章编号：1 0 0 6 5 9 1 1(2 0 0 4)0 3 0 3 0 7 0 5 基于模糊控制的碰撞干涉检测优化算法 施笑畏，贺文锐，何卫平(1 飞利浦上海研发 中心，上海2 0 0 0 7 0；2 西北工业大学机电工程学院，陕西西安7 1 0 0 7 2)摘要：分析 了现有几何 干涉检测算法，在 时间离散法 的基础上 提出
2、了一个基 于模糊 逻辑控 制的碰 撞干 涉检 测优化算法。根据几何与运动因素的复杂性分析及其 指标估 计，建立 了复杂形 体的几 何 简化 模型，引入 时间 间隔 放大 因子来 动态调节检测时间片长度，并设计 了时 间间隔放大 因子 的模 糊控 制算 法。最后，通过 在数控 弯管 机仿 真 系统 中的应用，验证 了该算法 的有效性。关键词：干涉检测；时间间隔放大 因子；模 糊控制 中图分 类号：TP 3 9 1 7 2 文献标识码：A O 引言 空间几何体的碰撞干涉检测 问题，是虚拟现实、制造过程仿真、机器人行 为模拟等领域的一个 核心 问题，它需要在满足计算时间和空间条件的限制下，及时准确地
3、检测出对象 间发生的碰撞，并进而对几 何体运动行为作出调整口 。碰撞干涉检测一般可描 述为：给定 N 个物体 5 ，5 ，5 ，其空 间位置由定 义在时间域 。，t 上 的函数，确定，判 定这个时间域 内相同时刻是否存在任何一对物体 占 有公共空间 。碰撞干涉检测问题 的复杂性主要体 现在物体运动轨迹复杂和几何形状复杂两个方面。目前 的干涉检测算法以检测的时间间隔长度为 依据，划分为以下三种方法：一个时 间片长度、固定 时 间片 长度 和可变 长 时 间片长 度。一个时间片长度检测方法l_ 3 是将时间参数作 为 函数 自变 量 的四维 空 间连续 时 间测试 方法。这 种 方法不采用几何近似
4、，能够保证干涉检测的精确性，但求解复杂，时间代价很高，很难满足实时性要求。固定时 间 片长度 方 法。和可变 长时 间 片长 度 方法l_ 1 ，统称为离散时间检测方法，是将 时间间隔，离散为适 当小 的时间片，从而将 连续运 动过 程划分为离散运动，并逐点测试的检测方法。离散 时间检测法把 四维空间降维，以三维空间处理，在每 个测试点确定物体 的位置及运动方向后，先进 行坐 标变换再进行测试。它不需要严格定义轨迹 曲线，因而每一步测试与运动无关(即与 时间无关)，消除 了干涉检测的运动复杂性。时间离散法的难点在于确定时间间隔。若时间 间隔选得过大，虽然计算量减少，但可能发生碰撞漏 检，降低测
5、试结果 的可靠性；若时间 间隔选得过 小，计算量将大为增加，检测效率下降，不能满足实时性 要求，并 由于计算误差积累，降低了检测 的可靠性。本 文 在 可变 长 时 间 片 离散 法 的基 础 上，根 据 几 何与运动因素的复杂性分析 和指标估计，综合运用 复杂模型的几何简化和模糊控制时间间隔放大因子 的动态调整，来解决时间离散法的精度、效率和复杂 度 的矛 盾。1 复杂模 型的几何简化 可变长时间片是根据简化模型的逼 近程度、物 体 的空间距离、物体运动轨迹和相对位 置的变化等 收稿 日期：2 0 0 2 0 8 1 6；修订 日期：2 0 0 3 0 9 1 7。基金项 目：国防基础研究先
6、进工业技术项 目(Z 1 4 0 0 A0 0 6)；“十五”国家科技攻关计划重大资助项 目(2 0 0 1 B A2 0 1 A0 5)。作者简介：施笑畏(1 9 7 4 一)，女。浙江嘉兴人，飞利浦上海研发中心研究人员，博士，主要从 事客户化内容 管理 C AD 制造系统仿真 和网络化敏 捷制造等研究 Ema i l：n a n c y s h i p h i l i p s c o m。维普资讯 http:/ 3 O 8 计算机集成制造 系统C I MS 第 1 O 卷 因素 确定 的，复 杂模 型 的几 何 简 化 是 降 低算 法 复杂 度 的重 要 手段。1 1 简化模型的选择对算
7、法复杂度的影响 物体 的简化 模 型可 分为 点、球、边 界盒 和平 面逼 近(多 面体)。这 几 种常用 简 化模 型 的特点及 适 用范 围不 同，具体如 下：(1)点将 物体 简化 为一 点，物 体 之间 的距 离 即 为两 点之 间 的距 离。适 用 于距 离 远，可 忽 略物 体 形 状 的情 况。(2)球最小外接球就是将整个物体包 含于其 内部，且半 径最 小 的球体。在 二维 空 间 中，最小 外接 球简化为最小外接圆，用最 J,b 接球表示时，可不考 虑物 体 的具体 形状，只关 心 简化模 型 之间 的距 离。(3)边界 盒根 据物 体 的大致 形状，边界 盒 可分 别用 最
8、小 包容 长方 体或包 容 柱(锥)对 物体进 行 几何 简化，它考 虑 了物体 的大 致形 状，在所有 测试 中都 可 以用边 界 盒进 行预 测试。(4)平 面逼近(多面体)它 是 对 曲 面物 体 的线 性逼近，将 曲面简化为多面体，在干涉检测与回避问 题 中。出 于问题 简 化 和干 涉 问 题 本 身 安 全裕 度 的考 虑，对几何精度要求不高的研究对象，一般都将曲面 用平 面逼 近。简化模 型 的选 择取决 于 简化模 型 对于检 测计 算 复杂 度造 成 的影 响。检测 计 算复 杂度 由式(1)确 定：M N。F。+N F(1)式 中：M一 干 涉 检 测 的复 杂 度 函数；
9、N 一 重 叠 测 试 的包 围体 对个 数；F。一 每一 对 包 围体 进行 重 叠测 试 的计 算 量 指 数；N 一真 实 物 体 进 行 干 涉 检 测 的 对 数；F 一 每一 对真 实 物体 进 行 干 涉 检 测 的计 算量 指 数。每一 对包 围体进行重叠测试 的计算量指数 F。与相 应 的简化模 型 之 间的关 系 为：F。一 O(-厂)N(-厂)+N()(2)式 中：N(-厂)，N()几 何 体 的 面数 与 点数；0(-厂)面的几何复杂性参数。在 式(2)中，平 面 的 0(1厂)等 于 1，曲面 的()(-厂)与所要 求精 度成 正 比，要求 精 度越 高，0(-厂)越
10、 大。为降低 N 和 N，简 化 模型 应 尽 可能 接近 原 模 型；同时，应 降 低 简化 模 型 的几 何 复 杂 度。然 而，这 两条 原 则 是 相 互 矛 盾 的，N 和 N 的 减小，往 往 伴 随着 F。和 F 的增 加。因 此，简 化 模 型 的选 择 及对 不 同简 化模 型 的评 价，必 须 根 据 具体 物 体 的几 何 外 形、运 动方 式，以及 环境 的特 点进行 动 态调 整。1 2简化模 型的动态选择原 则 在工 程 实 践 中，只 有 较 少 的 物 体 发 生 干 涉，因 此，以最 小 的时间 代 价 和计 算 量 排 除无 干 涉 碰 撞 情 况，对于 提
11、高 干涉 检测 效率 是 十分必 要 的。同时，对 于几 何形 体较 复杂 的对 象，其 相 对 速 度 和距 离难 于 求解，不 利于 确定 基本 的检 测 时 间 片 。两 物 体相 距 较 远时，可 简化 对象，用简 化模 型求 解物 体 间最小 距离 d和 最大 相对 速 度，在 检测 次 数 相 对增 加 的 同时，可大 大简化 每一 次求 解 的复杂 度。本 文 根据距 离 的远 近、具体物 体 的几何 外形、运 动方 式和 环境 的特 点，采 用 分阶段 测 试策 略，选 择不 同 的简化 物，其 具体 原则 如 下：当物 体 相距 很 远 时，物 体 干 涉与 否 和 物体 的
12、 具 体外 形无 关，将 物 体 简化 为点；当物体相距 比较远时，将物体简化为仅做平 移运动 的球；当物 体 相距 较 近 时，物 体 干 涉与 否 和 物体 的 具体外 形 相关，可根 据具 体物 体 的几何 外形 选择，将 物体抽 象 为球或 最小 包容 长方 体；当物 体 相距 很 近 时，采 用 真 实几 何 模 型求 最 小 距离 d，采用 最小 包 容 长 方 体 简 化 模 型 求 最 大 相 对速 度。物 体在 运动 过程 中，其最 小包 容长 方体(即斜 矩 形凸包)位置在不 断变换，和 d值 也 在不断变 换。为了计算方便，通常取长方体的的一条边或一 个 面 与一 坐标轴
13、 或 坐标 面平 行。对 同一个 简化模 型 而言，若运动方式不变，则 V 不变。2 模糊控制可变长 时间片干涉检测算法 2 1 可 变 长 时 间片 T的 确 定 在几 何 体 简 化模 型 的基 础上，采用 可 变 长 时 间 片算法，通过动态调节，检测时间间隔，在保证 可靠 性 的前提 下，能够进 一 步减 少检测 次 数，从 而提 高检 测效 率。可变 长时 间 片是 在 基 本 时 间 片 的基 础 上，通过 引入 时 间间 隔 放 大 因子 进 行 动 态 调 节 而 实 现 的。基本 时 间片 由式(3)确 定。At d V(3)式 中：在 两个物 体 中各任 取 一 点，两 点
14、 的速 度 矢 量差 可 能 达 到 的最 大 值；在 两 个 物 体 中 各 任 取 一点，两 点 的距 离 所可 能达 到 的最小 值。对 于 复 杂对 象，其 速度 边 界 和距 离 边 界难 于求 解，不 利于 确定 基本 时 间片 。可 适时 采 用 相 应 的 简化 模型 求解 最小距 离 d和最 大相 对速 度 V 。通 维普资讯 http:/ 第 3 期 施笑畏 等：基 于模糊控制的碰撞干涉检测优化算法 3 O 9 过 简化 模 型求 得 的 小 于 实 际 对 象 的 ，在 检 测 次数 相对 增 加 的同时，简化 了每 一 次求解 的复杂 度。采用 不 同 的几 何 简 化
15、 模 型，和 d 的计 算 方 法 是不 同 的。设有 物体 P、Q，将 运 动 分解 为旋 转 运 动 和平 移 运 动，平 移 速 度 分 别 为、。，旋 转 角 速 度 分 别 为 萄 、。，物 体 边 界 与 旋 转 中 心 的 最 远 距 离 分 别 为 r 、r Q m ，对 不 同 的几 何简 化模 型，情况 分别 如下：(1)对 于简化 为点 的几何模 型 来说，可 忽略其 旋 转，只考虑 相对平 移，相对 平移 速 度 V 一V。，最 大 相对 速度 值 可表 示为 V 一 l l，最小 距 离 d 可 表示 为 l PQl；(2)对 于简 化为球 的几何 模型 来说，同简化
16、 为点 的几何 模 型一 样，也 可 忽 略 其 旋 转，只考 虑 相 对 平 移，V 一 l l，最 小距 离 d可表 示 为 d l P。一Q。1 一r 一r。，其 中 P。和 Q。分别为物体 P、Q的球心，r 和 r。分 别 为物体 P、Q的半径；(3)对 于 简化 为多 面体 的几 何模 型来说，两 物体 最小距 离 为：d R尸 口一 P一 Y Q (4)式 中：R尸 口 一 P、Q 回转轴之 间 的距 离。两物体上任意两点间最大的相对速度为：V 一 l l r +1 Q l r o +l l(5)式 中：T m a x 一 多面体 的某 顶 点与旋 转 中心 的距 离。由于式(5)
17、中最 大 相 对 速度 不 小 于 实 际 几 何体 的 最大相 对速 度，故求 得 的基本 时 间片 一 定 不大 于实 际需 要 的检 测 时 间 间 隔。因 此，考 虑 引入 时 间间 隔放 大 因子来 动 态 调 节 时 间 片 的 大 小，如式(6)所示。T Ata，1 (6)式 中：T 一 可变 长 时 间片；一用 于 简 化模 型 的 基 本 时 间片；n 一 时间 间隔放 大 因子。2 2 时间间隔放大 因子 的确 定原 则 时间 间 隔放 大 因子 的引 入，适 当地 扩 大 了时 间 间隔 ，可减 少检 测 次数，提 高检 测 效率，减少 误 差 的积累。但 时 间间隔放大
18、 因子并非盲 目给定。首 先，它有 上 下界 限制，其次，它受 一 些 因素 的影 响。(1)时 间间 隔放 大 因子 a的上 下 界确定 设 V 一 I I+l P l r P 一I Q l r Q rT l(7)V2一 l l l P l r P +l Q l r Q rT l(8)V3一 I V I I P I r P 一 I Q l r Q rT l(9)V 一 mi n(1 l，I V I，l。1)(1 0)设 At 一 d V。(1 1)显然，TAt。分析 可知，由于 AT=A t a，且 T ，因此 a 的下 界 为 1；又 令 A t 一 A t a，且 T ，因 此 n 的上
19、界为 ，即 a 1，V 。(2)时间 间隔放 大 因子 的确 定原 则 简化 模型 的逼 近程 度、物体 的空 间距 离、旋 转对 最大 相对 速度 的影 响和 相 对 位 置 的 变 化，都 是 影 响 时间 间隔放 大 因子 的 因素。从 干 涉 检 测 时 间段 的 划分 角 度 出 发，在 发 生 干涉 可能性 小 的地 方，时 间间隔 应划 分得 较大，即要 求 时 间 间隔放 大 因子 a取 得 大 一 些；发 生 干 涉 可 能 性 大 的地 方，时 间间 隔应划 分得 较小，即要 求 时 间间 隔放 大 因子 a取得 小一 些。简化 模 型 越 逼近 真 实 模 型，求得 的
20、时 间间 隔 越 接近 于 T，因而 要 求 时 间 间隔 放 大 因子 a取 得越 小。物体 的空 间距 离越 大，相 对越 安全，即要求 时 间 间隔放 大 因子 a取得 越 大。旋 转 对 最 大 相对 速 度 的影 响越 大，求 得 的时 间 间隔 越 小 于 T，即要求 时 间间 隔放 大 因子 n 取得 越 大。在拐 点处，时 间间 隔放 大 因子 a减小 一半。拐 点 是指 在 某 时 间段 内，两物 体 的 相对 位 置 先 是 由远 及近，再 由近及 远，其 中，最 近处 被称 为拐 点。拐 点处 出现 干涉 的危 险较 大，当发 现“拐 点”时，需 要 缩 短 时间 间隔，
21、以保证 干 涉检 测 的可靠性。2 3 时 间间隔放大因子的模糊控制 时 间 间隔放 大 因 子变 量 a的控 制 是 时 变 的、非 线性 的且带 有模 糊 性 的 过 程，很 难 采用 误 差 较 小 的 函数作 为数 学 表 达方 式。因 此，本 文 考 虑 采用 模 糊 逻 辑控 制方 法 实现 a的动 态调节。时间 间隔放 大 因 子 a的模 糊控 制过 程，分 为以下 四个 步骤：步骤 1 确定 输入 输 出变 量 选 定输 入 输 出变 量 是体 现模 糊逻 辑控 制优 越性 的关 键，对 于控 制 结 果 的理 想 程 度 起 至 关 重 要 的 作 用。a作 为 控 制 输
22、出变 量，通 过 分 析对 a影 响 最 大 的变 量，可 以确定 模糊 控制 输入 变量。由上 节可 知，维普资讯 http:/ 3 1 O 计算机集成制造系统C I MS 第 1 O卷 对 a影 响最大 的变 量包 括：(1)简化模 型与 真 实 模 型 的 逼 近 程度。由参 数 6 一M真 实 M简 化 决定，而真实模型 的体积 M真 实 求解，在多 数情 况下 是很 复杂 的，对 于 M真 实 的 计算 提 高 了 检测 过程 的时 间代 价 和 算 法 复 杂 度，其 负 面影 响远 大 于 a精 确 度 的提高；(2)物 体 的 空 间距 离 d。直 接 影 响采 用 何 种 简
23、 化模 型，并 且 影响 a的相对 安全 程度；(3)V 一 l(1 1 P l r P +f(1 1。I t Q c n +I V f，V 有 可 能 比实际最 大相 对 速 度大 许 多，而 I 叫 I r ，f(1 1。I r Q r n 对 于 V 。真实 性 的影 响程 度 取 决 于它 们与 V 的比例。通过 以上 的分 析，输入 变量 确定 为：e l一(f(1 1 P j Y p +j(1 1。I r Q )v，e 2一 d。步骤 2 输 入、输 出变量 的模糊 化 输 入 变量 e ，e 和 输 出变 量 a是 确 切 的 数 值，需要 通过 模糊 化转 化 为模糊 控制 需
24、要 的模 糊输 入 和 输 出量。模 糊 化转 化，首先划 分 输入、输 出变量 论域 L，L，z 和【，。的模 糊 区，给 每个 区 一个 唯一 的标 号，其次，从语 义上 对 每 个 标 号 定 义相 应 的模 糊 集。对 于 L，L，分别定 义 模 糊集 小、中、大，对 于 L，定 义 模 糊 集小、中、大、很 大。临 近标 号影 响会 重叠，这反 映平滑和稳定控制的基 本要求。隶 属函数 的密度，在系统最优控制点处应高一些，随着离最优控制 点 距 离 的增 大，密度也 随 之降低。然后，定义 各模 糊集 的隶 属 函数，通过隶 属 函数 实 现 论 域 到模 糊集 的 映 射。隶 属
25、函 数 的 形 状 取 决 于 变 量 的性 质 和具 体 实 现，常用 的模糊 分 布有 三角形 分 布、梯形 分 布和 正 态 分布。根据 变 量 的性 质、计 算 的时 间 代 价 和 实验 数 据，本 文 确 定 输 入 输 出 变量 的隶 属 函数 分 别 如 图 1 所 示，其 中，c 一V V。步骤 3 建 立模 糊推 理规 则 通过分 析 和大量 实 验所 得模 糊推理 规 则如 下：I f e l J、An d e 2 J、Th e n a很 J、；I f e l 小 An d e 2 中 Th e n a小；I f e l 小 An d e 2 大 Th e n a中；I
26、f e l 中 An d e 2 小 Th e n a小；I f e l 中 An d e 2 中 Th e n中；I f e l 中 An d e 2 大 Th e n大；I f e l 大 An d e 2 小 Th e n a中；I f e l 大 An d e 2 中 Th e n a大；I f e l 大 An d e 2 大 Th e n a很 大。a 输入变量隶属函数分彳 1 b 输 出变量 隶属 函数 分布 图1 输入输出变量模糊化 步骤 4去 模糊 化 为 了最 终 输 出控 制 动 作，模 糊 推理 结 果 的模 糊 量必 须转 换 为清 晰量，最 常用 的两 种 方 法
27、是求 面 积 重心 法 和最 大 平均 值法。前 者对 所有 有激 励输 出的 规则进行合成作为结果，适用于平滑控制，是过程控 制 常用 的方法。本文采用求面积重心法去模糊化，即：9 9 n一 =l i x 1 式中：一第 i 条规则输 出面积 的高；一重心横 坐标。根据具 体 条 件 激励 起 的规 则 隶 属 度 可 求 出 a，其他 未被 激励 的规 则隶 属度 为 0。3在数控弯管机加工仿真 中的应用 基 于模糊控制 的干涉检测优化算法，已应用 于 航空产品弯管数控加工仿真系统。在该 系统 中，干 涉对象是形态不断变化的导管与机床元件 以及环境 物体。弯管机系统 的机床元件划分为七个层
28、次，需 要 进 行干 涉 检 测 的运 动 部 件 共 计 2 1个，包 括 夹 紧 模、侧压模、防皱模、弯曲臂盒和夹头等，几何形状和 运动 关 系都很 复 杂。航 空 产 品 的 管 系 产 品长 度、形 状 变 化都 很 大，多 数 管 子 是 4弯 以上，形 状 包 括 直 角、圆弧型、V字型和 w 字型等。管子在三维弯 曲 过程 中形 状不 断变 化，并大 范 围运动，需 要 与多 个运 动元 件 以及周 围环 境之 间持 续进 行干 涉 检测。在不影响仿真软件功能的情况下，本文对形状 复杂 的元 件 采 用 几 何 模 型 简 化 造 型。对 于 圆 形 管 子，采用多面体逼近曲面进
29、行几何简化；对于机床元 件，根据简化原则，动态调整机床元件简化方式，多 采 用 球形 和边 界盒 简化 模 型。维普资讯 http:/ 第 3期 施笑畏 等：基于模糊控制的碰撞干涉检测优化算法 3 1 1 本文 提 出的模 糊控 制 干涉检 测算 法 采用 C+语言 编程 实 现，运 行 在 P C 机 环 境 上。在 实 验 室 条 件下，和 传统 的可 变 长 时 间 片 长 度算 法 进 行 了大 量 的 干涉检 测对 比试 验，统 计 结果 显示，采 用模 糊控 制 的干涉 检测 算 法，检 测 准 确 度提 高 2 6 3 ，检 测 时 间 降低 3 8 6 。并 且，由 于该 算
30、法 的 检 测 效 率 提 高，加工过程仿真系统的动态显示达到 1 O帧 s。在 工厂实际应用 中，经 1 0 0余件导管零件的生产使用，干 涉检 测没有 发 现误 判 和漏 判，从 而保 证 了生产 安 全，避免 毛坯 报废，降低 了生产 成本。基 于模 糊控 制 干涉检测算法的数控加工 弯管仿真系统运行状态，如 图 2所示。管号2 9 2 1，机床V B 3 O O R H，管子与地面出现干涉的加工过程 图2 弯管加工过程图 4 结 束 语 鉴 于干 涉 检 测 的 复杂 性，在 可 变 长时 间 片 长度 算法的基础上，提出了基于模糊逻辑控制的时间离 散算法。以碰撞风险和可能性为依据，对
31、几何、运动 与环境复杂性进行系统分析，根据距离远近的不同，分 别采 用不 同的简 化模 型和 具体 对象 来求 解时 间 间 隔。该 算 法解决 了时 间离散 法 的时 间间 隔、精 度、检 测 次数 之 间的矛 盾 关系，能 够满 足检测 算法 的 效率、可 靠性 与 复杂度 的综 合 要 求，在 实 际 工 程应 用 中发 挥 了很 好 的作用。参 考 文献：1 HuB B AR D P MAp p r o x i ma t i n g p o l y h e d r a w i t h s p h e r e s f o r t i me c r i t i c a l c o l l
32、i s i o n d e t e c t i o n r J AC M Tr a n s a c t i o n s o n Gr a p h c s，l 9 96，l 5(3)：l7 9 2 l 0 E 2 C AMER ON S A Mo d e l i n g s o l i d s i n mo t i o n D E d i n b u r g h，S c o t l a n d，Br i t a i n：Univ e r s i t y o f Ed i n b ur g h，1 9 8 4 E 3 HOF F MAN C MS o me t e c h n iq u e s f
33、 o r v i s u a l i z i n g s u r f a c e i n f o u r d i me n s i o n a l s p a c e J C AD，l 9 9 3，2 3(1)：8 3 9 1 4 c AMER ON S A C o l l i s i o n d e t e c t i o n b y f o u r d i me n s i o n a l i n t e r s e c t i o n t e s t i n g J I E E E Tr a n s o n Ro b i t i c s a n d Au t o ma t i o n，1
34、 9 9 O，6(3)：2 9 l 一 3 0 2 E s HUB B ARD P M I n t e r a c t i v e c o l l i s i o n d e t e c t i o n A P r o c e e d i n g s o f I EEE Sy mp o s i u m o n Re s e a r c h Fr o n t i e r s i n Vi r t u a l Re a l i t y C 1 9 9 3 2 4 3 1 6 C AAY J F，L I N M C An o p p o r t u n i s t i c g l o b a l p
35、 a t h p l a n n e r I-J I E E E Tr a n s o n R o b o t i c s&Au t o ma t i o n，1 9 9 0，1 2(5)：l 5 5 4一 l 5 61 7 HuB B AR D P M C o l l i s i o n d e t e c t i o n f o r i n t e r a c t i v e g r a p h i c s a p p l i c a t i o n s J I E E E Tr a n s o n Vi s u a 1 a n d C o mp u t e r Gr a p h，l 9
36、9 5，l(3)：2 l 8 2 3 O 8 MO R o n g，N ORWAC KI HA s y s t e m f o r c o l l i s i o n d e t e c t i o n a n d mo t i o n s i mu l a t i o n A I c AR V 9 4 c S i n g a p o r e，1 9 9 4 2 0 6 2l 5 9 3 cuL L EY R K，KEMP F K GA c o l l i s i o n d e t e c t i o n a l g o r i t h m b a s e d o n v e l o c i
37、t y a n d d i s r a n c e b o u n d s A P r o c e e d i n g s o f I EEE I nt Co n f o n Ro b ot i c s&Au t o ma t io n2 r C 1 9 8 6 1 O 6 4 1 O6 9 1 O HE L D M，K L OS OWS KI J T，e t a 1 E f f i c i e n t c o l l i s io n d e t e c t i o n u s i n g b o u n d i n g v o l u me h i e r a r c h i e s o
38、f k D 0P s A AC M S I GGRAP H 9 6 Vi s u a l P r 0 c e e d i n g s c Ne w Or l e a n s，1 9 9 6 1 1 P AL ME R I J，GR I MS DAL E R L C o l l is i o n d e t e c t i o n f o r a n i ma t i o n u s i n g s p h e r e-t r e e s J P r o c E u r o g r a p h i c s 1 9 9 5 1 4 (2)：1 O5 1 l 6 An Op t i ma l Al
39、g o r i t hm o f Co l l i s i o n De t e c t i o n Ba s e d o n Fu z z y Co nt r o l SH I X i ao w P ，H E W e n r u i。，H E W e i pi n g (1 Phi l i p s Re s e a r c h Ea s t A s i a Sha ng ha i，Sh a ngh a i 2 00 07 0，Ch i n a；2 Sc hof M e c ha ni c a l e l e c t r o n i c Eng，No r t h we s t e r n Po
40、l y t e c hn i c U n i v，Xi a n 7 1 0 07 2，Chi na)Ab s t r a c t：W e a na l y z e t h e r e s e a r c h s t a t e o f c ol l i s i on de t e c t i o n a n d d i s c us s t he r e l a t i on s hi p o f r e l i a bi l i t y，e f f i c i e n c y，a n d c os t o f a l g or i t h m s Re f e r r i ng t o t
41、i me s l i c i ng m e t ho d，we p r e s e nt a n a l g o r i t hm us i ng f uz z y t he o r y t o c o nt r o l t he t i me i nt e r v a l e nl a r g e me nt f a c t o r I n o r d e r t o c o nt r o l t he t i me i nt e r v a l e nl a r g e me nt f a c t or r e a s o na bl y，we a n a l y z e t he c o
42、 m p l e xi t y o f b o t h ge o m e t r y a n d mov i n g wa ys，a nd c ons i d e r t he p os s i b i l i t y a n d r i s k o f c o l l i s i o n To g e t mo r e e f f i c i e n t，we u s e s u i t a b l e a p p r o x i ma t e o b j e c t i n d i f f e r e n t s i t u a t i o ns I t h as be e n p r o
43、 ve d t o be a n i n t e l l i ge n t，e f f i c i e n t，f as t a nd a c c u r a t e a l g or i t h m f o r c ol l i s i o n d e t e c t i on be t we e n g e n e r a l mod e l s i n d yn a mi c e n v i r on m e nt s At t he s a m e t i m e，i t ha s be e n i m pl e m e nt e d a s pa r t o f NC i ns t
44、r uc t i o n-d r i v e n s i mul a t i on s ys t e m s f o r NC t ub e be nd e r I n pr a c t i c e，i t c a n a c c ur a t e l y de t e c t a l l t he c ol l i s i o n a nd me e t t h e r e qu i r e me nt o f r e a l t i me Ke y wo r d s：c o l l i s i on d e t e c t i on；t i me i nt e r v a l e n l
45、a r ge m e n t f a c t o r；f uz z y c on t r ol Re c e i v e d 1 6 Au g 2 0 0 2；a c c e p t e d 1 7 S e p 2 0 0 3 F o u n d a t i o n i t e m：P r o j e c t s u p p o r t e d b y t h e Hi g h T e c h Ap p l i c a t i o n Re s e a r c h o f Na t i o n a l De f e n s e，C h i n a(Gr a n t No Z 1 4 0 0 A0 0 6)；p r o j e c t s up p o r t e d b y t he Na t i o n a l S&T S u r mo u nt i n g Pr o g r a mCh i n a(Gr a n t No 2 0 0 1 BA2 0 1 A0 5)维普资讯 http:/