机床与液压

作者：秦浩然，徐坚磊，鞠立涛，胡燕海，柯世峰

单位：宁波大学机械工程与力学学院；浙江航工智能科技集团有限公司；浙江航工智能科技集团有限公司；宁波大学机械工程与力学学院；浙江航工智能科技集团有限公司

关键词：虚拟仿真;碰撞检测;层次包围盒;GJK算法

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目（51705263）；“科创甬江2035”重点研发计划项目（2025Z042）

针对数控机床加工过程中可能出现的碰撞问题，提出一种基于层次包围盒与改进GJK算法的碰撞检测算法。采用自顶向下方法构建AABB层次包围盒进行碰撞粗检测，并通过平移向量和旋转矩阵对AABB包围盒进行投影变换以实现其动态更新。采用基于分离轴定理改进的GJK算法实现精检，通过构造安全距离球体并将距离计算转化为球体-四面体相交检测问题，同时设计提前退出机制，以提高距离精检测效率。最后，基于Unity 3D引擎和Visual Studio软件构建虚拟仿真环境，以验证所提算法的有效性。仿真结果表明：该算法能准确判断机床部件之间的最短距离是否小于安全值，并在仿真界面中进行高亮和报警提示；仿真过程中实时帧率稳定在103 帧/s以上，远高于30 帧/s的流畅标准要求；与传统GJK算法相比，该算法检测时间显著缩短。

来源：2025年第23期

《机床与液压》期刊编辑部

查看机床与液压杂志2025年第23期