【摘要】针对航天员水下训练超大作业空间中的人机安全问题，提出了一种快速、精准的机械臂碰撞检测方法。首先，基于最小包络和二分法寻找模型最小包络球体及胶囊体，实现模型的最优球体及胶囊体包围盒的自动生成；然后，基于二叉树的思想，采用轴对齐包围盒（AABB）和球体及胶囊体包围盒2层结构，按照自顶向下的顺序对机械臂及舱体模型建立混合层次包围盒树，遵循同层优先的原则对层次包围盒树节点进行遍历，利用上层AABB层实现碰撞部位的快速定位，利用下层球体及胶囊体包围盒层保证碰撞检测的精度；最后，将该方法集成于自主研发的水下训练机械臂操控系统，进行了试验验证。结果表明：该方法减少了包围盒的多余体积，提高了碰撞检测的精度，计算效率提升了45%以上，满足超大作业空间碰撞检测准确性及实时性要求。
【关键词】航天训练；水下机械臂；层次包围盒；碰撞检测；模型简化
【作者】张宇，张得礼，张文奇，王苑，王志国，杨永常，韩亮亮
