如何将碰撞检测用于机械臂运动规划(一)

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鱼香快报

特斯拉机器人开始招聘了。据外媒报道，美国当地时间周二，电动汽车制造商特斯拉在其招聘页面上发布了与特斯拉人形机器人（Tesla Bot）项目相关的诸多新岗位。这些工作绝大多数都在加州，除了一个位于得克萨斯州奥斯汀。

特斯拉还发布了许多2022年夏天的实习职位，移动机器人方面的相关岗位包括自主性、软件工程、控制工程、固件工程和电气工程等。

碰撞检测与运动规划

大家好，我是小鱼，很早之前发过关于碰撞检测相关的文章，给大家介绍fcl库的python包装python-fcl的简单使用，但并未将其应用在机械臂上做过相关的测试，所以从本篇文章小鱼就从fcl库和一些基础的操作讲起，带你一起了解如果实现机械臂的碰撞检测。

1.碰撞对象与包围盒

fcl支持多种碰撞对象的碰撞检测，常见的几何体都是支持的，Box、Cylinder、Sphere等。

在机械臂中我们常用的是可能是BVHModel,原因是我们常把机械臂的关节模型文件导出为STL格式

将STL模型的三角形数据解析到FCL中就可以使用BVHModel来表示，BVH定义了层次包围盒的格式，全拼：Bounding Volume Hierarchies（BVH）

包围盒的概念很重要，常见的包围盒有AABB、OBB等，FCL目前实现的只有AABB类型的检测，但OBB也被写到TODO List中了

所以想使用FCL，我们需要简单了解一下先AABB和OBB。

2.AABB与OBB包围盒

在后面的fcl使用过程中我们会用到这样一个AABB动态碰撞检测管理器

fcl.DynamicAABBTreeCollisionManager()

这里的AABB（Axis-aligned bounding box）指的就是一种包围盒类型，包围盒又是什么？可以理解为包装盒，那AABB指的是轴对齐包装盒（Axis-aligned bounding box），也就是包装盒的方向和坐标系的轴平行。

那OBB又是什么样子的呢？OBB指的是Oriented Bounding Box，即有方向的包装盒，所以OBB包装盒的轴不需要像AABB那样与坐标轴对齐。

3.包装盒可以做什么

这个FCL已经告诉我们了，可以做碰撞检测。

我们检测两个物体是否碰撞可以先对其包装盒进行检测，看看有没有相交的区域，有再进行进一步的计算。

4.碰撞对象

在fcl中用于检测是否发生碰撞的对象就是碰撞对象CollisionObject，碰撞对象的生成就是用过机械臂的模型文件和其位置生成的。

geom = self._get_BVH(gparam)
t = fcl.Transform(transform[:3, :3], transform[:3, 3])
o = fcl.CollisionObject(geom, t)

5.划重点

1. 碰撞对象(CollisionObject)是检测碰撞的单位 CollisionObject通过几何形状和位置生成的
2. fcl最常用的碰撞检测管理器是DynamicAABBTreeCollisionManager
3. CollisionObject是可以注册或注销到碰撞检测管理器
4. DynamicAABBTreeCollisionManager采用的是AABB类型的碰撞检测

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作者介绍：

我是小鱼，机器人领域资深玩家，现深圳某独脚兽机器人算法工程师一枚 初中学习编程，高中开始接触机器人，大学期间打机器人相关比赛实现月入2W+（比赛奖金） 目前在输出机器人学习指南、论文注解、工作经验，欢迎大家关注小鱼，一起交流技术，学习机器人