Dissertação

Efficient Contact Detection for Game Engines and Robotics: A non-polygonal approach with smooth convex objects EVALUATED

São aplicadas simulações físicas em vários ramos, como videojogos e controlo robótico, para recriar o comportamento de sistemas mecânicos e não-mecânicos, utilizando algoritmos de deteção de colisões. As tradicionais representações por malhas poligonais e hierarquias de volumes envolventes tornam-se ineficientes e desadequadas para requisitos de precisão geométrica altos. Esta tese estuda a viabilidade da utilização de superfícies suaves e convexas, em particular superelipsóides e superovóides, para a modelação de corpos 3D e execução de deteção de colisões eficiente e precisa, empregando representações implícitas e paramétricas. Foi desenvolvida uma aplicação sketch-based interativa para modelação de sistemas mecânicos e respetivas geometrias de contacto, em que é possível modelar corpos articulados e sistemas multicorpo de maneira expedita, acoplando superelipsóides aos constituintes dos corpos. A modelação de geometrias deformáveis utilizando superovóides é também explorada. A eficiência e precisão dos algoritmos de deteção de contacto foram testadas e avaliadas numa aplicação robótica: a modelação das mãos do robot iCub com superelipsóides e superovóides. O superovóide é uma transformação fusiforme do superelipsóide, e permite modelar vários objetos manufaturados e orgânicos. Os algoritmos para superovóides propostos baseiam-se no conceito da normal comum, e as respetivas equações são resolvidas numericamente com o método Newton-Raphson. Os resultados indicam que os algoritmos desenvolvidos são mais rápidos e precisos que algoritmos utilizando malhas, e consomem menos memória para definir as geometrias de contacto. Uma vez que a precisão e velocidade de processamento de simulações físicas depende fortemente dos algoritmos de deteção de colisões empregues, esta tese contribui significativamente para várias áreas.
deteção de colisões, forma ovóide, modelação de sistemas multicorpo, robot iCub, modelação de grasp robótico

Dezembro 2, 2015, 9:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Daniel Simões Lopes

DEMec

ORIENTADOR

Joaquim Armando Pires Jorge

Departamento de Engenharia Informática (DEI)

Professor Catedratico

CO-ORIENTADOR

Alexandre José Malheiro Bernardino

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado