Блочный подход для разрешения коллизий виртуальных объектов
Аннотация
В работе рассмотрена задача моделирования разрешения коллизий трехмерных объектов в системах виртуального окружения. Предлагается блочный подход, в котором объекты разрешаются попарно с одновременной обработкой для них ограничений контакта или удара. Это приводит к формулировке задачи Linear Complementarity Problem (LCP) – задачи с линейными дополнениями относительно неизвестных значений импульсов (удара или контактных сил). Решение задачи LCP осуществляется аналитическим путем перебора всевозможных вариантов, возникающих в зависимости от количества точек контакта, полученных на стадии определения коллизий виртуальных объектов. С применением предлагаемого подхода разрешение коллизий всей системы объектов основано на ранее разработанном итерационном методе последовательных импульсов. Итерации этого метода осуществляются для каждой пары объектов системы до тех пор, пока не будет выполнен хотя бы один из критериев сходимости, обеспечивающий необходимую точность и реальное время моделирования. Апробация предложенных в статье методов и алгоритмов была проведена в подсистеме динамики имитационно-тренажерного комплекса, разработанного в ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, и показала их применимость в системах виртуального окружения.
Ключевые слова
виртуальные объекты,
разрешение коллизий,
задача LCP,
метод последовательных импульсов,
системы виртуального окружения
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 17-07-00137.
Об авторах
Е. В. Страшнов
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук
Россия
Россия
П. Ю. Тимохин
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук
Россия
Россия
Список литературы
1. Ericson C. Real-time collision detection. CRC Press, 2004. 594 p.
2. Coutinho M. G. Guide to dynamic simulations of rigid bodies and particle systems. London : Springer, 2013. 399 p.
3. Kavan L. Rigid body collision response. Faculty of mathematics and physics Charles University of Prague, 2003.
4. Трушин А. М. Обработка коллизий виртуальных объектов с помощью метода последовательных импульсов // Тр. НИИСИ РАН. 2014. Т. 4. № 2. С. 95–105.
5. Moravanszky A., Terdiman P. Fast contact reduction for dynamics simulation // Game Programming Gems. Charles River Media. 2004. № 4. Р. 253–263.
6. Murty K. G. Linear complementarity, linear and nonlinear programming. Berlin, Germany : Helderman-Verlag, 1988.
7. Baraff D. Fast contact force computation for nonpenetrating rigid bodies // Proceedings of SIGGRAPH, 1994.
8. Cline M. Rigid body simulation with contact and constraints : Master’s thesis. University of British Columbia. July, 2002.
9. Stepien J. Physics-based animation of articulated rigid body systems for virtual environments. Gliwice, 2013.
10. Catto E. Iterative dynamics with temporal coherence // Game Developer Conference, 2005. Р. 1–24.
11. Михайлюк М. В., Страшнов Е. В. Моделирование системы связанных тел методом последовательных импульсов // Тр. НИИСИ РАН. 2014. Т. 4. № 2. С. 52–60.
12. Shabana A. A. Computational Dynamics. Third ed. John Wiley & Sons Inc, 2010.
13. Валле-Пуссен Ш.-Ж. Лекции по теоретической механике ; в 2 т. М. : Гос. изд-во иностр. лит., 1948–1949.
14. Михайлюк М. В., Страшнов Е. В. Моделирование ограничений на относительное движение шарнирно связанных тел // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16. № 10. С. 678–685.
Рецензия
Для цитирования:
Страшнов Е.В., Тимохин П.Ю. Блочный подход для разрешения коллизий виртуальных объектов. Вестник кибернетики. 2018;(3 (31)):91-101.
For citation:
Strashnov E.V., Timokhin P.Yu. Block Approach for Collision Response of Virtual Objects. Proceedings in Cybernetics. 2018;(3 (31)):91-101. (In Russ.)
Просмотров:
138
Послать статью по эл. почте 