JP2000015595A - Object collision detecting method and its device - Google Patents
Object collision detecting method and its deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の物体の衝突
を検出する物体衝突検出方法およびその装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an object collision detection method for detecting collision of a plurality of objects and an apparatus therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】複数の物体が衝突するかしないかを判定
すること（すなわち衝突検出）は、主に、動く物体の動
作の安全を保証するために用いられる。2. Description of the Related Art Determining whether a plurality of objects collide or not (i.e., collision detection) is mainly used to ensure the safety of the movement of a moving object.
【０００３】ロボットマニピュレータや移動ロボットな
どが安全に動作するためには、動作中に他の物体と衝突
しないことを予め確認する必要がある。２つの物体の衝
突検出は、この確認を行うために用いられる。ロボット
マニピュレータや移動ロボットなどは、動作の安全確認
中は動けないために、短時間での動作の安全の保証が望
まれている。従って、高速な衝突検出が望まれている。[0003] In order for a robot manipulator or a mobile robot to operate safely, it is necessary to confirm beforehand that it will not collide with another object during operation. Collision detection between two objects is used to make this confirmation. Robotic manipulators, mobile robots, and the like cannot move during the operation safety check, and thus it is desired to guarantee operation safety in a short time. Therefore, high-speed collision detection is desired.
【０００４】従来の物体の衝突検出には、いくつかの物
体形状モデルが提案されている。Several object shape models have been proposed for conventional object collision detection.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来における衝突検出
に用いる物体形状モデルとしては、下記の２つのモデル
（１）（２）に大別される。Conventional object shape models used for collision detection are roughly classified into the following two models (1) and (2).
【０００６】（１）外部幾何モデル この外部幾何モデルは、物体を内包する単純な幾何形状
で表現した近似モデルである。(1) External geometric model This external geometric model is an approximate model represented by a simple geometric shape including an object.
【０００７】（２）詳細幾何モデル この詳細幾何モデルは、物体を詳細な形状で表現したモ
デルである。(2) Detailed geometric model This detailed geometric model is a model expressing an object in a detailed shape.
【０００８】（１）の外部幾何モデルとしては、物体を
近似した球や直方体のような単純な幾何形状で近似した
モデルが多く用いられる。この場合、少ない計算量で衝
突検出を行うことが可能となる。As the external geometric model (1), a model approximated by a simple geometric shape such as a sphere or a rectangular parallelepiped that approximates an object is often used. In this case, collision detection can be performed with a small amount of calculation.
【０００９】しかし、このような単純な幾何形状の物体
形状モデルは、実際の物体の形状との間に差があるた
め、誤った衝突検出の結果が得られるおそれがある。However, since such a simple geometric object shape model has a difference from the actual object shape, an erroneous collision detection result may be obtained.
【００１０】一方、（２）の詳細幾何モデルとしては、
機械ＣＡＤで設計されるような詳細な形状モデルが用い
られる。このような詳細な物体形状モデルは実際の物体
の形状に非常に近いため、衝突検出を行う場合には、
（１）のモデルに比べて正確な検出結果が得られる。On the other hand, as the detailed geometric model of (2),
A detailed shape model as designed by mechanical CAD is used. Since such a detailed object shape model is very close to the shape of the actual object, when performing collision detection,
An accurate detection result can be obtained as compared with the model of (1).
【００１１】しかし、このようなＣＡＤ用モデルは、一
般的に形状が複雑であるため、（１）のモデルと比較し
て、衝突検出の演算に長い処理時間が必要となる。However, since such a CAD model generally has a complicated shape, a longer processing time is required for the calculation of collision detection than the model of (1).
【００１２】また、上記２つの物体形状モデルの利点を
組み合わせ、外部幾何モデルと詳細幾何モデルとの双方
を用いて衝突検出を行う方法がある。There is also a method of combining the advantages of the above two object shape models and performing collision detection using both the external geometric model and the detailed geometric model.
【００１３】この方法では、まず、外部幾何モデルを用
いた衝突検出を測定することによって、衝突が発生しな
い場合を高速に演算処理して検出する。そして、外部幾
何モデルを用いた衝突検出によって、衝突が検出された
場合についてのみ、詳細幾何モデルを用いた衝突検出を
行う。この場合、多大な計算量を必要とする詳細幾何モ
デルの衝突検出を行う頻度を減らすことにより、衝突検
出結果の信頼性を保ったまま演算処理を高速化できる。In this method, first, by measuring collision detection using an external geometric model, the case where no collision occurs is calculated and detected at high speed. Then, only when a collision is detected by the collision detection using the external geometric model, the collision detection using the detailed geometric model is performed. In this case, by reducing the frequency of performing the collision detection of the detailed geometric model requiring a large amount of calculation, it is possible to speed up the arithmetic processing while maintaining the reliability of the collision detection result.
【００１４】しかし、外部幾何形状を用いた衝突検出に
よって衝突が発生すると判定された場合には、必ず詳細
幾何モデルの衝突検出の演算処理を行うことになるた
め、長い演算処理時間がやはり必要となる。その結果、
さらなる衝突検出の高速化が望まれる。However, in the case where it is determined that a collision occurs due to collision detection using an external geometric shape, arithmetic processing for collision detection of the detailed geometric model is always performed, so that a long arithmetic processing time is still required. Become. as a result,
Further speedup of collision detection is desired.
【００１５】そこで、本発明の目的は、外部幾何形状の
モデルを用いた衝突検出によって衝突が発生すると判定
された場合における衝突検出の高速処理を図ることが可
能な物体衝突検出方法およびその装置。An object of the present invention is to provide an object collision detection method and apparatus capable of performing high-speed collision detection when it is determined that a collision occurs by collision detection using an external geometric model.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、衝突検出用物
体形状モデルを用いて物体の衝突検出を行う方法であっ
て、前記衝突検出用物体形状モデルとして、物体を内包
する形状を表現する外部幾何モデルと、物体に内包され
る形状を表現する内部幾何モデルと、物体の詳細な形状
を表現する詳細幾何モデルとを用い、前記外部幾何モデ
ルによって物体の衝突を検出する工程と、前記内部幾何
モデルによって物体の衝突を検出する工程と、前記詳細
幾何モデルによって物体の衝突を検出する工程とを具え
ることによって、物体衝突検出方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for detecting a collision of an object using an object shape model for collision detection, wherein a shape including an object is expressed as the object shape model for collision detection. Detecting a collision of an object with the external geometric model using an external geometric model, an internal geometric model representing a shape included in the object, and a detailed geometric model representing a detailed shape of the object; An object collision detection method is provided by including a step of detecting an object collision using a geometric model and a step of detecting an object collision using the detailed geometric model.
【００１７】また、本発明は、衝突検出用物体形状モデ
ルを用いて物体の衝突検出を行う装置であって、前記衝
突検出用物体形状モデルとして、物体を内包する形状を
表現する外部幾何モデルと、物体に内包される形状を表
現する内部幾何モデルと、物体の詳細な形状を表現する
詳細幾何モデルとを設け、前記外部幾何モデルによって
物体の衝突を検出する手段と、前記内部幾何モデルによ
って物体の衝突を検出する手段と、前記詳細幾何モデル
によって物体の衝突を検出する手段とを具えることによ
って、物体衝突検出装置を提供する。The present invention also relates to an apparatus for detecting a collision of an object using a collision detection object shape model, wherein the collision detection object shape model includes an external geometric model expressing a shape including the object. Means for detecting a collision of an object by the external geometric model, an internal geometric model representing a shape included in the object, a detailed geometric model representing a detailed shape of the object, And a means for detecting a collision of an object with the detailed geometric model, thereby providing an object collision detection device.
【００１８】また、本発明は、衝突検出用物体形状モデ
ルとして、物体を内包する形状を表現する外部幾何モデ
ルと、物体に内包される形状を表現する内部幾何モデル
と、物体の詳細な形状を表現する詳細幾何モデルとを用
い、コンピュータによって物体の衝突検出の制御を行う
ためのプログラムを記録した媒体であって、該制御プロ
グラムはコンピュータに、前記外部幾何モデルによって
物体の衝突を検出させ、前記内部幾何モデルによって物
体の衝突を検出させ、前記詳細幾何モデルによって物体
の衝突を検出させることによって、衝突検出制御プログ
ラムを記録した記録媒体を提供する。Further, the present invention provides, as a collision detection object shape model, an external geometric model expressing a shape including an object, an internal geometric model expressing a shape included in the object, and a detailed shape of the object. Using a detailed geometric model to represent, a medium recording a program for performing control of collision detection of an object by a computer, the control program causes a computer to detect the collision of the object by the external geometric model, A recording medium storing a collision detection control program by detecting a collision of an object with an internal geometric model and detecting a collision of an object with the detailed geometric model.
【００１９】ここで、前記外部幾何モデルを用いた衝突
検出によって物体の衝突が発生すると判定した場合は、
前記内部幾何モデルを用いて衝突検出を行い、前記内部
幾何モデルを用いた衝突検出によって物体の衝突が発生
すると判定した場合は、前記詳細幾何モデルを用いて衝
突検出を行うこと無しに物体の衝突が発生すると判定す
ることができる。Here, when it is determined that the collision of the object occurs by the collision detection using the external geometric model,
The collision detection is performed using the internal geometric model, and when it is determined that the collision of the object occurs by the collision detection using the internal geometric model, the collision of the object is performed without performing the collision detection using the detailed geometric model. Is determined to occur.
【００２０】前記各幾何モデルによって物体の衝突検出
を行う場合において、前記物体が占有する領域を算出
し、前記算出により物体の占有する領域が重複するか否
かを判定し、互いに重複する領域がある場合は、物体の
衝突が発生すると判定することができる。When detecting collision of an object with each of the geometric models, an area occupied by the object is calculated, and whether or not the area occupied by the object overlaps is determined by the calculation. In some cases, it can be determined that an object collision occurs.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２２】（概要）本発明は、衝突検出用物体形状モ
デルとして、外部幾何モデル、詳細幾何モデルの他に、
物体に内包される単純な形状の幾何モデルである内部幾
何モデルを設け、外部幾何モデルを用いた衝突検出によ
って衝突が発生すると判定し、内部幾何モデルの衝突検
出によって衝突が発生すると判定する場合には、詳細幾
何モデルの衝突検出を行うこと無しに、物体が衝突する
と最終的に判定することを特徴とする。(Outline) The present invention provides an object shape model for collision detection in addition to an external geometric model and a detailed geometric model.
When an internal geometric model that is a geometric model of a simple shape included in an object is provided, collision is determined by detecting collision using an external geometric model, and collision is determined by detecting collision of an internal geometric model. Is characterized by finally determining that an object collides without detecting collision of a detailed geometric model.
【００２３】以下、具体的な例を挙げて説明する。Hereinafter, a specific example will be described.
【００２４】図１は、本発明で提案する衝突検出のため
の物体形状モデルの例である。FIG. 1 shows an example of an object shape model for collision detection proposed in the present invention.
【００２５】衝突検出用物体形状モデルは、物体を内包
する直方体からなる外部幾何モデル２と、物体に内包さ
れ中央に円柱形状の穴が形成された直方体からなる内部
幾何モデル３と、物体の詳細な形状を表現した詳細幾何
モデル４とより構成される。ここでいう物体とは、実際
の衝突用物体のことをいう。The object shape model for collision detection includes an external geometric model 2 composed of a rectangular parallelepiped enclosing the object, an internal geometric model 3 composed of a rectangular parallelepiped enclosing the object and having a cylindrical hole at the center, and details of the object. And a detailed geometric model 4 expressing a simple shape. The object here refers to an actual collision object.
【００２６】外部幾何モデル２は、図１（ａ）の実線で
示す直方体に相当する。内部幾何モデル３は、図１
（ｂ）の破線で示す直方体に相当する。詳細幾何モデル
４は、図１（ｃ）の実際の詳細な形状に即した物体に相
当する。なお、モデルの形状は、直方体としたが、この
形状に限るものではない。The external geometric model 2 corresponds to a rectangular parallelepiped shown by a solid line in FIG. The internal geometric model 3 is shown in FIG.
It corresponds to the rectangular parallelepiped shown by the broken line in (b). The detailed geometric model 4 corresponds to an object conforming to the actual detailed shape in FIG. Although the shape of the model is a rectangular parallelepiped, it is not limited to this shape.
【００２７】図２は、本発明に係る物体衝突検出装置１
の構成例を示す。FIG. 2 shows an object collision detection apparatus 1 according to the present invention.
An example of the configuration will be described.
【００２８】本装置１は、衝突検出装置１００と、記憶
装置３０とを備えている。The device 1 includes a collision detection device 100 and a storage device 30.
【００２９】衝突検出装置１００は、外部幾何モデル２
を用いて衝突検出を行う衝突検出装置４０と、内部幾何
モデル３を用いて衝突検出を行う衝突検出装置５０と、
詳細幾何モデル４を用いて衝突検出を行う衝突検出装置
６０とによって構成される。The collision detection device 100 has the external geometric model 2
A collision detection device 40 that performs collision detection using the internal geometric model 3, and a collision detection device 50 that performs collision detection using the internal geometric model 3.
A collision detection device 60 that performs collision detection using the detailed geometric model 4.
【００３０】記憶装置３０は、衝突検出を行う２つの物
体１０，２０に関する情報を記憶している。すなわち、
物体１０に対しては、外部幾何モデル１２、内部幾何モ
デル１３、詳細幾何モデル１４、位置姿勢１５に関する
情報が記憶されている。物体２０に対しては、外部幾何
モデル２２、内部幾何モデル２３、詳細幾何モデル２
４、位置姿勢２５に関する情報が記憶されている。The storage device 30 stores information on the two objects 10 and 20 for which collision detection is to be performed. That is,
For the object 10, information on the external geometric model 12, the internal geometric model 13, the detailed geometric model 14, and the position and orientation 15 is stored. For the object 20, the external geometric model 22, the internal geometric model 23, the detailed geometric model 2
4. Information on the position and orientation 25 is stored.
【００３１】そして、記憶装置３０に記憶された物体１
０，２０に関する情報内容は、衝突検出装置１００にお
いて参照可能とされている。これにより、衝突検出装置
１００の各検出装置４０〜６０には、記憶装置３０から
の物体１０に関する各幾何モデル１２〜１４、位置姿勢
１５の情報と、物体２０に関する各幾何モデル２２〜２
４、位置姿勢２５の情報とが入力され、これにより、衝
突無し或いは衝突有りという検出結果を出力する。Then, the object 1 stored in the storage device 30
The information contents regarding 0 and 20 can be referred to in the collision detection device 100. As a result, in each of the detection devices 40 to 60 of the collision detection device 100, the information of the geometric models 12 to 14, the position and orientation 15 of the object 10 from the storage device 30 and the information of the geometric models 22 to 2 of the object 20 are stored.
4. Information on the position and orientation 25 is input, and a detection result indicating that there is no collision or that there is a collision is output.
【００３２】なお、各幾何モデル１２〜１４および２２
〜２４は、前述した図１の幾何モデル２〜４に相当する
ものであるが、モデル形状は何ら限定されるものではな
い。また、記憶装置３０の記憶する物体の個数は、２つ
に限定されるものではない。また、本装置１は、記憶装
置３０と衝突検出装置１００とについて記載したが、こ
の他に、例えば、物体１０，２０に関する情報を入力す
る手段や、衝突検出装置４０〜６０における衝突検出に
関する制御プログラム（図３参照）を記憶する手段を備
えることができる。Each of the geometric models 12 to 14 and 22
24 correspond to the geometric models 2 to 4 in FIG. 1 described above, but the model shape is not limited at all. Further, the number of objects stored in the storage device 30 is not limited to two. In addition, the present device 1 has described the storage device 30 and the collision detection device 100. In addition to this, for example, a unit for inputting information regarding the objects 10 and 20 and a control related to the collision detection in the collision detection devices 40 to 60 are provided. Means for storing a program (see FIG. 3) can be provided.
【００３３】ここで、衝突検出装置１００の動作につい
て説明する。Here, the operation of the collision detection device 100 will be described.
【００３４】衝突検出装置１００においては、まず、記
憶装置３０内の物体１０，２０に関する情報として、外
部幾何モデル１２、外部幾何モデル２２、位置姿勢１
５、位置姿勢２５の情報を、外部幾何モデルによる衝突
検出装置４０に入力し、衝突検出を行う。In the collision detecting device 100, first, as information on the objects 10 and 20 in the storage device 30, the external geometric model 12, the external geometric model 22,
5. The information of the position and orientation 25 is input to the collision detection device 40 based on the external geometric model, and collision is detected.
【００３５】そして、外部幾何モデルによる衝突検出装
置４０の検出結果が衝突なしの場合には、衝突検出装置
１００は、衝突なしという検出結果を出力する。If the collision detection device 40 detects that there is no collision based on the external geometric model, the collision detection device 100 outputs a detection result indicating that there is no collision.
【００３６】また、外部幾何モデルによる衝突検出装置
４０の衝突検出結果が衝突ありの場合には、衝突検出装
置１００は、記憶装置３０内の内部幾何モデル１３、内
部幾何モデル２３、位置姿勢１５、位置姿勢２５を、内
部幾何モデルによる衝突検出装置５０に入力し、衝突検
出を行う。If the collision detection result of the collision detection device 40 based on the external geometric model indicates that there is a collision, the collision detection device 100 stores the internal geometric model 13, the internal geometric model 23, the position and orientation 15, The position and orientation 25 are input to the collision detection device 50 based on the internal geometric model, and collision is detected.
【００３７】そして、内部幾何モデルによる衝突検出装
置５０の検出結果が衝突ありの場合には、衝突検出装置
１００は、衝突ありという検出結果を出力する。If the collision detection device 50 detects a collision based on the internal geometric model, the collision detection device 100 outputs a collision detection result.
【００３８】また、内部幾何モデルによる衝突検出装置
５０の検出結果が衝突なしの場合には、衝突検出装置１
００は、記憶装置３０内の詳細幾何モデル１４、詳細幾
何モデル２４、位置姿勢１５、位置姿勢２５を、詳細幾
何モデルによる衝突検出装置６０に入力し、衝突検出を
行う。If the collision detection device 50 detects no collision based on the internal geometric model, the collision detection device 1
00 inputs the detailed geometric model 14, the detailed geometric model 24, the position / posture 15, and the position / posture 25 in the storage device 30 to the collision detection device 60 based on the detailed geometric model, and performs collision detection.
【００３９】詳細幾何モデルによる衝突検出装置６０の
検出結果は、衝突検出装置１００の検出結果となる。The detection result of the collision detection device 60 based on the detailed geometric model is the detection result of the collision detection device 100.
【００４０】外部幾何モデルを用いた衝突検出と内部幾
何モデルを用いた衝突検出の順序を逆にした場合にも、
同様の処理が可能となる。When the order of collision detection using the external geometric model and collision detection using the internal geometric model is reversed,
Similar processing can be performed.
【００４１】図３は、物体の衝突検出を行う処理を示す
フローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a process for detecting a collision of an object.
【００４２】ここでは、２つの物体の衝突検出を例に挙
げて説明する。Here, detection of collision between two objects will be described as an example.
【００４３】２つの物体の衝突検出を行うためには、そ
れぞれの物体が占有する空間を表現する物体形状モデル
と、物体の位置姿勢とが用いられる。そして、計算機を
用いて、それぞれの物体が占有する領域を算出し、２つ
の物体の領域が重複するか否かを判定することによっ
て、衝突検出を行うことができる。In order to detect collision between two objects, an object shape model representing a space occupied by each object and the position and orientation of the object are used. Then, a computer is used to calculate the area occupied by each object, and determine whether or not the areas of the two objects overlap, thereby performing collision detection.
【００４４】この場合、前述したように、外部幾何モデ
ル、内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿勢が、既
知の２つの物体の衝突を検出することになる。In this case, as described above, the collision between two objects whose external geometric model, internal geometric model, detailed geometric model, and position / posture are known is detected.
【００４５】なお、２つの物体の形状は、異なっていて
もよい。衝突検出に要する時間や検出結果の信頼性は、
物体形状モデルの形式に左右される。The shapes of the two objects may be different. The time required for collision detection and the reliability of the detection results
It depends on the form of the object shape model.
【００４６】以下、図３の衝突検出処理について説明す
る。Hereinafter, the collision detection processing of FIG. 3 will be described.
【００４７】まず、ステップＳ１では、２つの物体の外
部幾何モデルと位置姿勢とを用いて、衝突検出を行う。First, in step S1, collision detection is performed using the external geometric model and the position and orientation of two objects.
【００４８】ステップＳ２では、２つの外部幾何モデル
の衝突が発生するか否かを判定する。In step S2, it is determined whether a collision between two external geometric models occurs.
【００４９】外部幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突なしと判定された場合には、ステップＳ８に進み、
２つの物体の衝突検出結果は、衝突なしとする。By detecting collision between external geometric models,
If it is determined that there is no collision, the process proceeds to step S8,
The collision detection result between the two objects is assumed to be no collision.
【００５０】外部幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突ありと判定された場合には、ステップＳ３に進み、
２つの物体の内部幾何モデルと位置姿勢とを用いて、衝
突検出を行う。By detecting collision between external geometric models,
If it is determined that there is a collision, the process proceeds to step S3,
Collision detection is performed using the internal geometric model and the position and orientation of the two objects.
【００５１】ステップＳ４では、２つの内部幾何モデル
の衝突が発生するか否かを判定する。In step S4, it is determined whether or not a collision between two internal geometric models occurs.
【００５２】内部幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突ありと判定された場合には、ステップＳ５に進み、
２つの物体の衝突検出結果は、衝突ありとする。By detecting collision between internal geometric models,
If it is determined that there is a collision, the process proceeds to step S5,
The collision detection result of the two objects is assumed to be a collision.
【００５３】内部幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突なしと判定された場合には、ステップＳ６に進み、
２つの物体の詳細幾何モデルと位置姿勢とを用いて、衝
突検出を行う。By detecting collision between internal geometric models,
If it is determined that there is no collision, the process proceeds to step S6,
Collision detection is performed using the detailed geometric model and the position and orientation of the two objects.
【００５４】ステップＳ７では、２つの詳細幾何モデル
の衝突が発生するか否かを判定する。In step S7, it is determined whether or not a collision between the two detailed geometric models occurs.
【００５５】詳細幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突なしと判定された場合には、ステップＳ８に進み、
２つの物体の衝突検出結果は、衝突なしとする。By detecting the collision between the detailed geometric models,
If it is determined that there is no collision, the process proceeds to step S8,
The collision detection result between the two objects is assumed to be no collision.
【００５６】詳細幾何モデル同士の衝突検出によって、
衝突ありと判定された場合には、ステップＳ５に進み、
２つの物体の衝突検出結果は、衝突ありとする。By detecting collision between the detailed geometric models,
If it is determined that there is a collision, the process proceeds to step S5,
The collision detection result of the two objects is assumed to be a collision.
【００５７】（実施例）次に、衝突検出の具体的な例を
挙げて説明する。(Embodiment) Next, a specific example of collision detection will be described.
【００５８】（第１の例）第１の例として、物体の衝突
が１個対Ｎ個の場合について説明する。(First Example) As a first example, a case where the number of object collisions is one to N will be described.
【００５９】（条件）試験条件として、外部幾何モデ
ル、内部幾何モデル、詳細幾何モデルが既知のＮ個の物
体と、外部幾何モデル、内部幾何モデル、詳細幾何モデ
ル、位置姿勢が既知の１個の物体とがあり、Ｎ個の物体
に対して１個の物体が衝突しないことを確認する。Ｎ個
のそれぞれの物体と１個の物体の形状は、異なっていて
もよい。(Conditions) As test conditions, N objects whose external geometric model, internal geometric model, detailed geometric model are known, and one object whose external geometric model, internal geometric model, detailed geometric model, There is an object, and it is confirmed that one object does not collide with N objects. The shape of each of the N objects and one object may be different.
【００６０】（検出方法）上記条件に基づく衝突検出に
ついて説明する。(Detection Method) The collision detection based on the above conditions will be described.
【００６１】空間内に配置されたＮ個の物体それぞれ対
して、追加する物体との衝突検出を行う（２物体の衝突
検出をＮ回行う）。For each of the N objects arranged in the space, a collision with an additional object is detected (a collision between two objects is detected N times).
【００６２】Ｎ回の２物体の衝突検出結果全てが衝突な
しとなる場合には、１対Ｎの衝突検出結果も衝突なしと
判定する。When all the collision detection results of N times of two objects indicate that there is no collision, the one-to-N collision detection results are also determined to have no collision.
【００６３】Ｎ回の２物体の衝突検出結果の中で、少な
くとも１つが衝突ありとなる場合には、１個対Ｎ個の衝
突検出結果は衝突ありと判定する。If at least one of the N-times collision detection results of two objects indicates that there is a collision, the one-to-N collision detection results are determined to have a collision.
【００６４】（第２の例）第２の例として、物体の衝突
がＮ個対Ｍ個の場合について説明する。(Second Example) As a second example, a case where the number of object collisions is N to M will be described.
【００６５】（条件）試験条件として、外部幾何モデ
ル、内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿勢が既知
のＮ個の物体と、外部幾何モデル、内部幾何モデル、詳
細幾何モデルが既知のＭ個の物体とがあり、Ｎ個の物体
とＭ個の物体とが衝突しないことを確認する。Ｎ個のそ
れぞれの物体と、Ｍ個のそれぞれの物体の形状は、異な
っていてもよい。(Conditions) As test conditions, an external geometric model, an internal geometric model, a detailed geometric model, N objects whose position and orientation are known, and M objects whose external geometric model, internal geometric model, and detailed geometric model are known Confirm that there are objects and that N objects and M objects do not collide. The shape of each of the N objects and each of the M objects may be different.
【００６６】（検出方法）Ｍ個の物体それぞれの中から
１つを選び出し、Ｎ個の物体に対して１対Ｎの衝突検出
を行う。(Detection Method) One of each of the M objects is selected, and 1: N collision detection is performed on N objects.
【００６７】この処理をＭ個の物体全てに対して行い
（２物体の衝突検出をＭ×Ｎ回行う）。This processing is performed for all M objects (the collision detection of two objects is performed M × N times).
【００６８】Ｍ×Ｎ回の２物体の衝突検出結果全てが衝
突なしとなる場合には、Ｎ個対Ｍ個の物体の衝突検出結
果も衝突なしと判定する。When all the collision detection results of M × N times of two objects indicate no collision, the collision detection result of N objects versus M objects is also determined to be no collision.
【００６９】Ｍ×Ｎ回の２物体の衝突検出結果の中の少
なくとも１回が衝突ありとなる場合には、Ｎ個対Ｍ個の
物体の衝突検出結果は衝突ありと判定する。If at least one of the collision detection results of M × N times of two objects indicates that there is a collision, it is determined that the collision detection result of N objects versus M objects has collision.
【００７０】（第３の例）第３の例として、物体の衝突
がＮ個の物体間の場合について説明する。(Third Example) As a third example, a case where an object collides between N objects will be described.
【００７１】（条件）試験条件として、外部幾何モデ
ル、内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿勢が既知
のＮ個の物体を、空間に配置する計画がある場合に、Ｎ
個の物体それぞれが衝突しないことを確認する。Ｎ個の
物体それぞれの形状は異なっていてもよい。(Conditions) As a test condition, when there is a plan to arrange an external geometric model, an internal geometric model, a detailed geometric model, and N objects whose positions and orientations are known in a space, N
Make sure that each of the objects does not collide. The shape of each of the N objects may be different.
【００７２】（検出方法）Ｎ個の物体の中から２つの物
体を選び出す全ての組み合わせ（ NＣ2 通り）に対し
て、２物体の衝突検出を行う。[0072] for all combinations of selecting two objects from among the (Detection method) N pieces of object (N C 2 types), the collision detection of two objects.
【００７３】NＣ2 回の２物体の衝突検出結果全てが衝
突なしとなる場合には、Ｎ個の物体間の衝突検出結果も
衝突なしと判定する。[0073] If all N C 2 times 2 object collision detection result of the collision-free, it is determined that even without collision collision detection results between the N objects.
【００７４】NＣ2 回の２物体の衝突検出結果の中の少
なくとも１回が衝突ありとなる場合には、Ｎ個の物体間
の衝突検出結果は衝突ありと判定する。If at least one of the two collision detection results of N C two collisions indicates that there is a collision, the collision detection result between the N objects is determined to have a collision.
【００７５】（第４の例）第４の例として、Ｎ個の物体
が配置された空間内において、１個の移動物体の動作の
安全の保証について説明する。(Fourth Example) As a fourth example, how to guarantee the safety of the operation of one moving object in a space where N objects are arranged will be described.
【００７６】（条件）試験条件として、外部幾何モデ
ル、内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿勢が既知
のＮ個の物体が配置された空間内を、外部幾何モデル、
内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿勢が既知の１
個の物体が移動する。移動物体の移動経路、移動経路上
での姿勢は、既知とする。Ｎ個の物体、移動物体それぞ
れの形状は異なっていてもよい。(Conditions) As the test conditions, an external geometric model, an internal geometric model, a detailed geometric model, a space in which N objects whose positions and orientations are known are arranged,
Internal geometric model, detailed geometric model, 1 with known position and orientation
Objects move. The moving path of the moving object and the posture on the moving path are assumed to be known. The shapes of the N objects and the moving objects may be different.
【００７７】（検出方法）移動物体の移動径路上の各点
に移動物体が予め指定された姿勢で配置されている状態
を想定し、これらの想定物体とＮ個の物体との衝突検出
を行う。(Detection Method) Assuming a state where the moving object is arranged in a predetermined posture at each point on the moving path of the moving object, a collision between these assumed objects and N objects is detected. .
【００７８】想定物体とＮ個の物体との衝突検出結果が
衝突なしとなる場合には、移動物体は安全に動作可能と
判定する。If the collision detection result between the assumed object and the N objects indicates that there is no collision, it is determined that the moving object can safely operate.
【００７９】想定物体とＮ個の物体との衝突検出結果が
衝突ありとなる場合には、移動物体は安全に動作不可能
（移動物体は空間内の他の物体と衝突する）と判定す
る。If the collision detection result between the assumed object and the N objects indicates that there is a collision, it is determined that the moving object cannot safely operate (the moving object collides with another object in the space).
【００８０】（第５の例）第５の例として、Ｎ個の移動
物体の動作の安全の保証について説明する。(Fifth Example) As a fifth example, a description will be given of guaranteeing the safety of the operation of N moving objects.
【００８１】（条件）試験条件として、空間内を、外部
幾何モデル、内部幾何モデル、詳細幾何モデル、位置姿
勢が既知のＮ個の物体が移動するものとする。それぞれ
の移動物体の移動経路、移動経路上での姿勢は、既知と
する。Ｎ個の移動物体それぞれの形状は異なっていても
よい。(Conditions) As test conditions, it is assumed that an external geometric model, an internal geometric model, a detailed geometric model, and N objects whose positions and orientations are known move in the space. The moving path of each moving object and the posture on the moving path are known. The shape of each of the N moving objects may be different.
【００８２】（検出方法）Ｎ個の物体をそれぞれＮ1 ，
Ｎ2 ，…，ＮN とする。物体Ｎj （ｊ＝１，…，Ｎ）が
各時刻ｔにあるときの位置姿勢を持ち、物体Ｎｊと同一
形状の物体が配置されている状態を想定する。これらの
想定物体をＮj （ｊ，ｔ）とする。(Detection method) N objects are denoted by N 1 ,
N 2, ..., and N N. It is assumed that the object N j (j = 1,..., N) has a position and orientation at each time t, and an object having the same shape as the object Nj is arranged. Let these assumed objects be N j (j, t).
【００８３】すべての時刻ｔにおいて、Ｎ個の想定物体
Ｎ（ｊ，ｔ）を用いて、Ｎ個の物体間の衝突検出を行
う。At all times t, a collision between N objects is detected using N assumed objects N (j, t).
【００８４】各時刻におけるＮ個の物体間の衝突検出結
果すべてが衝突なしとなる場合には、Ｎ個の移動物体は
安全に動作可能と判定する。If all the collision detection results between the N objects at each time point indicate no collision, it is determined that the N moving objects can safely operate.
【００８５】各時刻におけるＮ個の物体間の衝突検出結
果の中の少なくとも１回が衝突ありとなる場合には、Ｎ
個の移動物体は安全に動作不可能（物体同士で衝突する
ものがある）と判定する。If at least one of the collision detection results between the N objects at each time indicates a collision, N
It is determined that the moving objects cannot be safely operated (there are some objects that collide with each other).
【００８６】[0086]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部幾何モデル、詳細幾何モデルの他に、物体形状モデ
ルの１つとして、物体に内包される単純な形状の幾何モ
デルである内部幾何モデルを設け、内部幾何モデルを用
いた衝突検出を行うようにしたので、内部幾何モデルの
衝突検出によって衝突が発生すると判定した場合には、
詳細幾何モデルによる衝突検出の演算処理を行うこと無
しに物体が衝突すると判定することができ、これによ
り、詳細幾何モデルを用いた衝突検出の演算処理の頻度
を下げ、衝突検出に要する処理時間を大幅に短縮するこ
とができる。As described above, according to the present invention,
In addition to the external geometric model and detailed geometric model, an internal geometric model, which is a geometric model of a simple shape included in an object, is provided as one of the object shape models, and collision detection using the internal geometric model is performed. Therefore, if it is determined that a collision occurs by detecting the collision of the internal geometric model,
It is possible to determine that an object collides without performing a collision detection calculation process using the detailed geometric model, thereby reducing the frequency of the collision detection calculation process using the detailed geometric model and reducing the processing time required for the collision detection. It can be greatly reduced.
【図１】本発明の実施の形態である物体の衝突検出に用
いられる物体形状モデルを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an object shape model used for collision detection of an object according to an embodiment of the present invention.
【図２】物体衝突検出装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an object collision detection device.
【図３】物体衝突検出方法を示すフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flowchart illustrating an object collision detection method.
１ 物体衝突検出装置 ２ 外部幾何モデル ３ 内部幾何モデル ４ 詳細幾何モデル １０，２０ 物体 ３０ 記憶装置 ４０〜６０ 衝突検出装置 １００ 衝突検出装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 object collision detection device 2 external geometric model 3 internal geometric model 4 detailed geometric model 10, 20 object 30 storage device 40 to 60 collision detection device 100 collision detection device
Claims (9)
の衝突検出を行う方法であって、 前記衝突検出用物体形状モデルとして、物体を内包する
形状を表現する外部幾何モデルと、物体に内包される形
状を表現する内部幾何モデルと、物体の詳細な形状を表
現する詳細幾何モデルとを用い、 前記外部幾何モデルによって物体の衝突を検出する工程
と、 前記内部幾何モデルによって物体の衝突を検出する工程
と、 前記詳細幾何モデルによって物体の衝突を検出する工程
とを具えたことを特徴とする物体衝突検出方法。1. A method for detecting a collision of an object using an object shape model for collision detection, comprising: an external geometric model representing a shape including an object; Detecting a collision of the object with the external geometric model, using an internal geometric model expressing the shape to be expressed and a detailed geometric model expressing the detailed shape of the object; detecting the collision of the object with the internal geometric model Performing an object collision using the detailed geometric model.
よって物体の衝突が発生すると判定した場合は、前記内
部幾何モデルを用いて衝突検出を行う工程と、 前記内部幾何モデルを用いた衝突検出によって物体の衝
突が発生すると判定した場合は、前記詳細幾何モデルを
用いて衝突検出を行うこと無しに物体の衝突が発生する
と判定する工程とを含むことを特徴とする請求項１記載
の物体衝突検出方法。2. A step of performing collision detection using the internal geometric model when it is determined that collision of an object occurs by collision detection using the external geometric model, and performing collision detection using the internal geometric model. A step of determining that an object collision occurs without performing collision detection using the detailed geometric model when it is determined that an object collision occurs. Method.
出を行う場合において、 前記物体が占有する領域を算出する工程と、 前記算出により物体の占有する領域が重複するか否かを
判定する工程と、 互いに重複する領域がある場合は、物体の衝突が発生す
ると判定する工程とを含むことを特徴とする請求項１又
は２記載の物体衝突検出方法。3. A step of calculating an area occupied by the object when performing collision detection of the object using each of the geometric models; and a step of determining whether the area occupied by the object overlaps by the calculation. 3. The object collision detection method according to claim 1, further comprising a step of determining that an object collision occurs when there are overlapping regions.
の衝突検出を行う装置であって、 前記衝突検出用物体形状モデルとして、物体を内包する
形状を表現する外部幾何モデルと、物体に内包される形
状を表現する内部幾何モデルと、物体の詳細な形状を表
現する詳細幾何モデルとを設け、 前記外部幾何モデルによって物体の衝突を検出する手段
と、 前記内部幾何モデルによって物体の衝突を検出する手段
と、 前記詳細幾何モデルによって物体の衝突を検出する手段
とを具えたことを特徴とする物体衝突検出装置。4. An apparatus for detecting a collision of an object by using an object shape model for collision detection, wherein the collision detection object shape model includes an external geometric model expressing a shape including the object, and an object included in the object. Means for detecting a collision of an object by the external geometric model; and detecting a collision of the object by the internal geometric model. And a means for detecting a collision of an object with the detailed geometric model.
よって物体の衝突が発生すると判定した場合は、前記内
部幾何モデルを用いて衝突検出を行う手段と、 前記内部幾何モデルを用いた衝突検出によって物体の衝
突が発生すると判定した場合は、前記詳細幾何モデルを
用いて衝突検出を行うこと無しに物体の衝突が発生する
と判定する手段とを含むことを特徴とする請求項４記載
の物体衝突検出装置。5. A means for performing collision detection using the internal geometric model when it is determined that collision of an object occurs by collision detection using the external geometric model, and performing collision detection using the internal geometric model. 5. The object collision detection method according to claim 4, further comprising: means for determining that an object collision occurs without performing collision detection using the detailed geometric model when it is determined that an object collision occurs. apparatus.
出を行う場合において、 前記物体が占有する領域を算出する手段と、 前記算出により物体の占有する領域が重複するか否かを
判定する手段と、 互いに重複する領域がある場合は、物体の衝突が発生す
ると判定する手段とを含むことを特徴とする請求項４又
は５記載の物体衝突検出装置。6. A means for calculating an area occupied by an object when detecting collision of an object by each of the geometric models, and means for determining whether the area occupied by the object overlaps by the calculation. 6. The object collision detection device according to claim 4, further comprising: means for determining that an object collision occurs when there is an overlapping area.
を内包する形状を表現する外部幾何モデルと、物体に内
包される形状を表現する内部幾何モデルと、物体の詳細
な形状を表現する詳細幾何モデルとを用い、 コンピュータによって物体の衝突検出の制御を行うため
のプログラムを記録した媒体であって、 該制御プログラムはコンピュータに、 前記外部幾何モデルによって物体の衝突を検出させ、 前記内部幾何モデルによって物体の衝突を検出させ、 前記詳細幾何モデルによって物体の衝突を検出させるこ
とを特徴とする衝突検出制御プログラムを記録した記録
媒体。7. As an object shape model for collision detection, an external geometric model expressing a shape including an object, an internal geometric model expressing a shape included in the object, and a detailed geometry expressing a detailed shape of the object. A medium storing a program for controlling collision detection of an object by a computer using the model, the control program causing the computer to detect the collision of the object by the external geometric model, A recording medium in which a collision detection control program is recorded, wherein a collision of an object is detected, and the collision of the object is detected by the detailed geometric model.
よって物体の衝突が発生すると判定させた場合は、前記
内部幾何モデルを用いて衝突検出を行わせ、 前記内部幾何モデルを用いた衝突検出によって物体の衝
突が発生すると判定させた場合は、前記詳細幾何モデル
を用いて衝突検出を行わせること無しに物体の衝突が発
生すると判定させることを特徴とする請求項７記載の衝
突検出制御プログラムを記録した記録媒体。8. When it is determined that a collision of an object occurs by collision detection using the external geometric model, collision detection is performed using the internal geometric model, and collision is detected using the internal geometric model. The collision detection control program according to claim 7, wherein when it is determined that an object collision occurs, it is determined that an object collision occurs without performing collision detection using the detailed geometric model. The recording medium on which it was recorded.
出を行わせる場合において、 前記物体が占有する領域を算出させ、 前記算出により物体の占有する領域が重複するか否かを
判定させ、 互いに重複する領域がある場合は、物体の衝突が発生す
ると判定させることを特徴とする請求項７又は８記載の
衝突検出制御プログラムを記録した記録媒体。9. When detecting collision of an object with each of the geometric models, an area occupied by the object is calculated, and whether or not the area occupied by the object overlaps is determined by the calculation. 9. The recording medium according to claim 7, wherein it is determined that a collision of an object occurs when there is an area to be detected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10183039A JP2000015595A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Object collision detecting method and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10183039A JP2000015595A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Object collision detecting method and its device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000015595A true JP2000015595A (en) | 2000-01-18 |
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ID=16128680
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10183039A Pending JP2000015595A (en) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | Object collision detecting method and its device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000015595A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002219684A (en) * | 2001-01-24 | 2002-08-06 | Fuji Electric Co Ltd | System for monitoring robot |
| JP2004001217A (en) * | 2002-05-30 | 2004-01-08 | Kuka Roboter Gmbh | Method and device for avoiding collision between robot and other object |
| JP2007018145A (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Jtekt Corp | Interference checking device for machine tool |
| US8055383B2 (en) | 2005-05-13 | 2011-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Path planning device |
| JP2013097706A (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Seiko Epson Corp | Collision detection system, robot system, collision detection method, and program |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP10183039A patent/JP2000015595A/en active Pending
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