适用于移动设备的实时碰撞检测算法

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机器人路径规划与碰撞检测技术研究与应用

机器人路径规划与碰撞检测技术研究与应用随着机器人技术的迅速发展，机器人在工业生产、仓储物流、医疗护理等领域的应用越来越广泛。

而为了保证机器人的运行安全和高效性，路径规划和碰撞检测成为关键的技术。

本文将重点介绍机器人路径规划与碰撞检测技术的研究现状和应用前景。

一、机器人路径规划技术研究机器人路径规划旨在找到机器人从起点到终点的最佳路径，避免碰撞和优化运动效率。

常用的路径规划算法包括最短路径算法、深度优先搜索算法、广度优先搜索算法和A*算法等。

1. 最短路径算法最短路径算法是一种基于图论的算法，常用于无障碍环境下的路径规划。

其中，迪杰斯特拉算法和弗洛伊德算法是最常见的最短路径算法。

迪杰斯特拉算法适用于单源最短路径问题，它通过逐步确定节点到源点的距离来计算最短路径。

弗洛伊德算法则可以计算任意两节点之间的最短路径。

2. 深度优先搜索算法和广度优先搜索算法深度优先搜索算法和广度优先搜索算法主要用于图的遍历，可以应用于机器人路径规划中。

深度优先搜索算法通过深度优先的方式搜索路径，适合用于回路检测。

广度优先搜索算法则是通过层层扩展搜索，找到起点到终点的最短路径。

3. A*算法A*算法是一种启发式搜索算法，常用于机器人路径规划。

它结合了最短路径算法和启发式函数的思想，可以在保证找到最优路径的同时，减少搜索空间，提高搜索效率。

二、机器人碰撞检测技术研究机器人在执行任务时，需要能够准确检测出是否会与障碍物碰撞，以避免潜在的危险。

碰撞检测技术常用的方法包括几何碰撞检测和物理碰撞检测。

1. 几何碰撞检测几何碰撞检测是通过计算机几何学的方法，对机器人与环境中其他对象的几何形状进行比较，确定是否会发生碰撞。

这种方法适用于静态环境下的碰撞检测。

2. 物理碰撞检测物理碰撞检测是通过模拟机器人和环境中物体的物理特性，如质量、速度、力等，来检测机器人与物体之间是否会发生碰撞。

这种方法适用于动态环境下的碰撞检测。

三、机器人路径规划与碰撞检测技术的应用机器人路径规划与碰撞检测技术在各个领域的应用已经取得了显著成果。

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。

3d碰撞检测公式_解释说明以及概述

3d碰撞检测公式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在计算机图形学和虚拟现实领域中，碰撞检测是一个关键的概念。

它用于判断模型、物体或粒子之间是否发生了碰撞，并在碰撞发生时进行相应的处理。

而3D 碰撞检测则是在三维空间中进行碰撞检测的一种技术。

1.2 文章结构本文将以以下方式组织内容：首先介绍3D碰撞检测的定义和应用领域。

接着，我们将详细解释常用的3D碰撞检测算法和公式，包括其基本原理和数学基础。

最后，我们将通过实际案例和应用示例来分析这些算法和公式在实践中的应用效果。

1.3 目的本文旨在提供对于3D碰撞检测公式的全面解释说明并概述相关内容。

希望通过阐述其基本原理、常用算法以及具体应用案例，读者能够深入理解3D碰撞检测的工作原理及其在各个领域中的重要性。

同时，我们也致力于探讨未来可能的研究方向和发展趋势，以期推动该领域的发展和创新。

2. 3D碰撞检测公式解释说明：2.1 什么是3D碰撞检测：在计算机图形学和游戏开发中，3D碰撞检测是一种用于判断物体是否相交或触碰到其他物体的技术。

它可以应用在虚拟现实、模拟仿真、游戏物理引擎等领域。

2.2 碰撞检测的应用领域：3D碰撞检测广泛应用于各种领域，例如电子游戏中的角色碰撞、场景中物体的重叠、交通仿真中车辆的碰撞等。

它为模拟真实世界中的物体行为提供了必要的信息，并且对于增强用户体验和提升应用效果至关重要。

2.3 常用的3D碰撞检测算法和公式：在进行3D碰撞检测时，常用的方法包括包围盒检测、距离函数法、光线投射法等。

其中，包围盒检测是一种简单有效的方法，它利用一个立方体或长方体将物体包围起来，并通过比较边界框之间是否存在重叠来判断是否碰撞。

距离函数法则通过计算两个物体之间的最短距离，从而判断是否相交。

而光线投射法则利用射线与物体表面的交点来进行碰撞检测。

在碰撞检测中，常用的数学公式包括向量点乘、向量叉乘、矩阵变换等。

向量点乘可以用来计算两个向量之间的夹角和投影关系，从而判断两个物体之间的相对方位。

移动应用开发技术中的物理引擎与碰撞检测

移动应用开发技术中的物理引擎与碰撞检测随着移动应用的快速发展，用户对于应用的需求也日益多样化。

无论是游戏、工具还是娱乐类应用，物理引擎和碰撞检测技术都是不可或缺的。

本文将介绍物理引擎和碰撞检测技术在移动应用开发中的应用，以及相关的实现原理和优化方法。

一、物理引擎的概念和应用物理引擎是一种模拟物体在现实世界中运动和相互作用的软件工具。

它可以模拟物体受到的力和速度变化，使得游戏或应用中的物体具有真实的物理行为。

物理引擎可以应用于各种场景，比如游戏中的粒子效果、物体的重力和摩擦力，以及碰撞的反应等。

在移动游戏中，物理引擎被广泛应用于角色的运动和碰撞检测。

例如，当角色跳跃时，物理引擎可以根据重力和力的作用计算出角色的运动轨迹，并且在与地面碰撞时触发相应的动画效果。

这样，游戏的场景可以更加真实地还原物体的运动规律，增加用户的沉浸感。

二、碰撞检测的原理和技术在移动应用开发中，碰撞检测是一项重要的技术，用于检测两个物体是否发生了碰撞。

碰撞检测的原理可以简单概括为，判断两个物体的坐标范围是否相交。

如果相交，则认为两个物体发生了碰撞。

在碰撞检测中，有多种不同的检测算法，如包围盒检测、圆形碰撞检测和像素级碰撞检测等。

包围盒检测是一种简单而快速的碰撞检测算法，它通过比较两个物体的矩形包围盒是否相交来判断碰撞。

圆形碰撞检测则是基于物体的圆形包围盒来判断碰撞，更加符合物体的形状特征。

像素级碰撞检测则是将物体的形状细化为像素级别，并逐像素进行比较，以获得更精确的碰撞检测结果。

三、物理引擎和碰撞检测的优化方法物理引擎和碰撞检测技术在移动应用开发中的应用虽然带来了更加真实的用户体验，但同时也会对应用的性能造成一定的压力。

为了提高应用的运行效率和流畅度，开发者可以采取一些优化方法。

首先，优化物理引擎的性能是关键。

一些常见的优化方法包括使用物理引擎提供的碰撞过滤器来减少不必要的碰撞检测，以及使用物体的形状近似来简化复杂物体的计算。

机器人碰撞检测与避障算法的研究与优化

机器人碰撞检测与避障算法的研究与优化摘要：机器人碰撞检测与避障算法在自动驾驶、工业生产、家庭服务等领域具有广泛应用价值。

本文通过综述相关研究文献，对机器人碰撞检测与避障算法的研究进行梳理和总结。

在此基础上，对现有算法存在的问题进行分析，并提出一种优化的算法。

实验结果表明，该算法在碰撞检测和避障能力上有明显改进。

1. 引言机器人在现代社会中扮演着越来越重要的角色，其在自动驾驶、工业生产、家庭服务等领域应用广泛。

然而，机器人行动过程中的碰撞风险成为一个重要的问题。

因此，机器人碰撞检测与避障算法的研究与优化对于提高机器人的安全性和工作效率具有重要意义。

2. 机器人碰撞检测算法的研究机器人碰撞检测算法是指通过感知机器人周围环境，并根据感知结果判断机器人是否会与其他物体碰撞的算法。

常用的机器人碰撞检测算法包括基于传感器数据的检测算法、基于图像的检测算法和基于激光雷达的检测算法。

2.1 基于传感器数据的检测算法基于传感器数据的检测算法利用机器人上安装的各种传感器，如红外传感器、超声波传感器等，来感知机器人周围的环境。

这类算法通过采集传感器数据，并结合预设的碰撞阈值进行碰撞判断。

然而，基于传感器数据的检测算法往往受到传感器精度和环境条件的限制，存在误判和漏判的问题。

2.2 基于图像的检测算法基于图像的检测算法借助计算机视觉技术，通过分析机器人所捕捉到的图像信息来进行碰撞检测。

这类算法通过图像分析和图像识别技术，提取关键特征信息，并结合机器学习的方法来判断机器人是否会与其他物体碰撞。

虽然基于图像的检测算法可以克服传感器精度和环境条件的限制，但算法复杂度较高，处理速度较慢。

2.3 基于激光雷达的检测算法基于激光雷达的检测算法则通过利用激光雷达对机器人周围环境进行扫描，获取物体的三维点云数据，并通过算法进行数据处理和分析，进而判断机器人与其他物体的距离和位置信息。

该算法具有较高的精度和速度，并能够克服传感器数据和图像处理的限制，因此在机器人碰撞检测中得到广泛应用。

高级碰撞检测及响应算法——碰撞检测

高级碰撞检测及响应算法——碰撞检测2010-11-18 22:351.概述移动的物体可以由椭球体近似表达，这种椭球体更容易逼近类人和动物的形状，比如说人的头，就是一个X-Y-Z轴半径相等的椭球体，髋骨，盆骨等都可以较好地用椭球体体现出来。

多个椭球体组成的集合的形状也使它们易于在障碍物上平滑地移动，这一点在3D游戏中显得特别重要，因为玩家绝不希望在激烈的战斗中自己被卡在某个死角里不能动弹。

我们希望能在场景中来回移动我们的物体（或者角色）。

它可以由一个椭球体表现，其中椭球体的中心位置代表了角色的位置，半径向量则定义了椭球体沿三个轴向的尺寸。

见图3.1。

图3.1：椭球体的半径向量通过对角色施加某方向的力，他就能在场景世界中移动。

这个过程由速度向量（velocity vector）表示。

我们希望椭球体能够在场景世界中移动，那么它的新的位置等于它当前位置加上速度向量。

见图3.2。

图3.2：通过一个速度移动椭球体但是我们还不清楚我们是否能成功完成这个移动，因为可能在过程中会出现一些事情，例如组成场景世界的一个或者多个三角片挡住了椭球体的去路。

我们不可能事先准确地知道椭球体会撞上哪个三角片，所以我们应该检查所有的三角片（这里，可以将一个大的网格体化分成一个八叉树，这个八叉树被用来帮助我们检查那些靠近角色的三角片）。

同时，我们还不能在检测到一个可能碰撞的三角片后就立即停止检测，因为我们要检测出所有潜在的障碍，近而找出最近的那一个碰撞。

如果我们检测到了一个与三角片A发生的碰撞后就停止，而没有继续检测其它的三角片，例如三角片B，那么将发生如图3.3所示的情况，即三角片B比三角片A更先发生碰撞。

图3.3：必须检测所有的三角片碰撞检测过程应该为后继的响应阶段提供至少两个必要的信息：* 球体在场景中的碰撞位置。

* 球体发生碰撞之前，沿速度方向到碰撞点的距离。

所以，对于单个三角片的碰撞检测，我们首先要清楚是否会发生碰撞（这将产生一个bool值），如果发生了碰撞，算法应该能够为碰撞响应提供上述两个必要的信息。

机器人路径规划中的碰撞检测算法优化

机器人路径规划中的碰撞检测算法优化在机器人技术的应用中，路径规划是一个关键的问题。

机器人的路径规划需要考虑到碰撞检测，以避免机器人在运动过程中与周围环境发生碰撞。

如何优化碰撞检测算法，提高机器人的路径规划效率和准确性，成为当前研究的热点之一。

碰撞检测是机器人路径规划中的一项重要任务。

其目标是判断机器人在运动过程中是否会与障碍物相撞，并相应地修改路径。

传统的碰撞检测算法采用遍历的方法，逐个比较机器人的运动轨迹和障碍物的边界进行判断，这种方法计算量大、耗时长，且难以处理复杂的碰撞场景。

因此，需要对碰撞检测算法进行优化。

一种常用的碰撞检测算法是包围盒碰撞检测。

该方法将机器人和障碍物都用边界框包围起来，然后比较边界框之间是否有重叠。

该算法简单有效，适用于一些简单的碰撞场景，但对于复杂的碰撞场景效果不佳。

因此，需要改进和优化这种算法。

一种改进的方法是基于几何形状的碰撞检测算法。

该算法将机器人和障碍物都用几何形状表示，通过计算几何形状之间的相交关系来确定是否发生碰撞。

常用的几何形状包括点、线段、圆和多边形等。

该算法能够处理更复杂的碰撞场景，但计算量较大，需要进行优化。

一种优化的方法是采用分级精度碰撞检测算法。

该算法将碰撞检测分为多个层次，先进行粗略的碰撞检测，然后再逐步提高精度进行细化的碰撞检测。

这种算法可以减少计算量，提高碰撞检测的效率。

常用的分级精度碰撞检测算法包括包围球树、包围盒树和四叉树等。

这些数据结构能够将场景划分为不同的区域，有效地减少了碰撞检测的计算量。

另一种优化的方法是采用基于概率的碰撞检测算法。

该算法利用统计学的原理，通过随机采样来估计碰撞的概率。

通过一定数量的采样点，可以较准确地估计出碰撞的概率，并相应地调整机器人的路径。

该算法可以在一定程度上提高碰撞检测的效率和准确性，但需要合理选择采样点的数量和采样方法。

除了算法本身的优化，还可以通过硬件优化来提高碰撞检测的效率。

例如，可以采用多核处理器、图形处理器等加速硬件来进行并行计算，提高碰撞检测的速度。

电子游戏实现真实物理效果的碰撞检测算法

电子游戏实现真实物理效果的碰撞检测算法电子游戏在近几十年来得到了快速发展，无论是游戏的画面还是玩法体验都有了巨大的进步。

其中，实现真实物理效果的碰撞检测算法在游戏中扮演着关键的角色。

本文将介绍一些常用的碰撞检测算法，并探讨其实现真实物理效果的方法。

一、碰撞检测算法简介碰撞检测算法是电子游戏中用来检测两个物体是否发生碰撞的核心技术。

它可以应用于各种类型的游戏，包括动作游戏、赛车游戏、射击游戏等。

常用的碰撞检测算法包括离散碰撞检测和连续碰撞检测两种。

离散碰撞检测是指在离散的时间间隔内检测两个物体之间是否发生碰撞。

它的实现方法是通过比较两个物体的边界框（bounding box）是否相交来判断碰撞是否发生。

这种算法的优点是简单高效，适用于大部分场景。

连续碰撞检测则是考虑到物体的运动，通过预测物体的未来位置来检测碰撞。

它可以解决高速运动物体之间的碰撞问题，使得游戏画面更加流畅和真实。

二、离散碰撞检测算法离散碰撞检测算法主要通过比较两个物体的边界框是否相交来判断碰撞是否发生。

常用的边界框包括矩形边界框和球形边界框。

矩形边界框是在物体周围绘制一个矩形，以矩形的边界作为判断两个物体是否碰撞的依据。

这种方法适用于大部分物体，但对于非规则形状的物体可能不够准确。

球形边界框是绘制一个球体来包围物体，同样用球体的边界作为判断碰撞的依据。

该方法适用于非规则形状的物体，并具有一定的容错性。

三、连续碰撞检测算法连续碰撞检测算法主要通过预测物体的未来位置来检测碰撞。

常用的方法有线性插值（Linear Interpolation）、追踪路径（Swept Sphere）和迭代算法等。

线性插值方法通过计算物体的速度和位移来估计未来的位置，并进行碰撞检测。

这种方法适用于低速碰撞，但对于高速碰撞可能会有误差。

追踪路径方法通过追踪物体从当前位置到未来位置之间的路径来进行碰撞检测。

它能够更准确地预测碰撞发生的时间和位置。

迭代算法则是将连续碰撞检测问题转化为多个离散碰撞检测问题，通过多次迭代来提高检测的准确性和效率。

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第３６卷第６期
ＶＬ３ｏ６
・
计
算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机
工
程
２１００年３月
Ｍａｃ２００ｒｈ１
Ｎｏ６．
ＣｏｍｐｕｔｒＥｎｎｅｒｎｇｅｇｉｅｉ
开发研究与设计技术・
文章编号：０４８００６２ —０文献标识码：１０２（１）７．２０３３Ａ
（．ｐｒｎｆｔｅｔｎｏｕｅｃｅｃ，ｎａｇＶｏａｉｎｌｎｅｈｉａＣｏｌｇ，ｎａｇ４４０；１ＤｅａｔｔＭａｍａｃａｄＣｍｐｔｒｉｎｅＸｉｙｎｃｔａｄＴｃｎｃｌｌｅＸｉｙｎ６００ｍｅｏｈｉＳｏａｅ
［ｙｗｏｄｃｌｓｏｅｅｔｎｄｎｍｉｍｕｔｒｓｌｔｎｂｎｒａｃｌｏｉｍ；ｂｌｇｍｅＫｅｒｓｏｌｉｎｄｔｃｉ；ｙａｃｌ—ｅｏｕｉ；ｉａｙｓｒｈａｇｒｈｍｏｉａｌｉｏｉｏｅｔｅ
１概述
随着移动业务的高速发展，移动游戏已经进入了快速发展阶段。然而，移动设备的下列几个弊端：运行速度慢，屏幕小，分辨率和刷新频率低，提供给程序的内存运行空间和存储空间小Ｉ阻碍了移动游戏的快速发展。碰撞检测是计算ｌｌ机游戏中的一个基本问题，学术界和游戏产业界已经对其相关技术和理论做了深入的研究和讨论，并出现了许多优秀的算法满足游戏的性能要求。相对Ｐ机游戏而言，移动游戏Ｃ的载体一一移动设备终端性能较低，如何满足游戏的实时性和交互性的要求，设计出符合移动设备终端特点的碰撞检测和响应算法是移动游戏目前急需解决的问题。现在还没有通用的适用于移动设备的碰撞检测算法和系统。因此，克服移动设备的低性能缺陷并实现一个高效的碰撞检测和响应算法是一个有价值的研究课题。本文结合为波导公司开发的移动桌球游戏，提出了一个快速有效的碰撞检测和响应算法。本算法采用多层次碰撞检测、动态多分辨率网格划分、时间间隔二分查找等多种思想和技术来保证游戏的实时交互性和真实感。产品结果表明，该算法运行效果
ＲｅｌｔｍｅＣｏｌｉｎＤｅｅｔｏｇｒｔｍｏｏｉｖｃａ－ｉｌｓｏｔｃｉｎＡｌｏｉｈｆｒＭｂｌＤｅｉｅ－ｉｅ
ＣＨＥＮｎＺＨＯＵｎｇｙｉｇ，Ｙａ，Ｙｉ — ｎＹＡＮＧａ－ｉＢｉｌｎ
格划分的方法来减少碰撞检测的计算次数，提高了算法性能。在碰撞响应中，为了精确计算碰撞的交点以符合物体运动的物理规律，采用
时间间隔二分查找算法来保证碰撞的计算精度和系统效率。为某公司设计的移动台球游戏的运行结果表明该算法具有较高的性能和良好的实时交互性，满足用户的需求。关键词：碰撞检测；动态多分辨率；二分查找算法；移动游戏
中图分类号：Ｐ０．Ｔ３１６
适用于移动设备的实时碰撞检测算法
陈焱，周莹莹，杨柏林
（．阳职业技术学院数学与计算机科学系，信阳４４０；２浙江工商大学杭州商学院，杭州３０１；１信６００．１０８３浙江工商大学计算机与信息工程学院，杭州３０１）．１０８摘要：针对移动设备性能低、屏幕小等缺陷，提出一种快速有效的碰撞检测和响应算法。该算法使用多层次碰撞检测和动态多分辨率网
２ＨａｇｈｕＩｓｉｔｏＣｏ．ｎｚｏｔｕｅｆｍｍｅｃ，ｈｊｎｏｇｈｎｉｅｓｔ，ａｇｈｕ３０１；ｎｔｒｅＺｅｉｇＧｎｓａｇＵｎｖｒｉＨｎｚｏ０ａｙ１８３Ｃｌｇｆｍｐｔｒｃｎｅ＆ＩｆｒｔｎＥｇｎｅｉｇＺｅｉｎｎｓａｇＵｉｅｓｙＨａｇｈｕ３０１、．ｏｌｅＣｏｕｅｉｃｅｏＳｅｎｏｍａｉｎｉｅｒ．ｈｊｇＧｏｇｈｎｎｖｒｉ，ｎｚｏ１０８ｏｎａｔ［ｓａｔｈｓａｅｒｐｓｓｕｃｎａｉｌｃｌｓｎｄｔｃｉｎａｇｒｈｆｒｂｌｄｖｃｓｉｈｈｓｈｒｗｂｃｓｆｏｐｒｒｎｅＡｂｔｃ］Ｔｉｐｐｒｏｏｅｑｉａｄｆｓｅｏｌｉｅｅｔｌｏｉｍｉｅｉｅｃａｅａａｋｌｗｅｆｍａｃｒｐａｋｅｂｉｏｏｔｏｍｏｅｗｈｔｄｏｏ
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