面向紧耦合协作空间的人-机点云快速重建与碰撞检测方法研究

来源：机械工程学报杂志2025年第16期北京时间：

作者：董元发, 黄继涛, 黎海凡, 周彬, 彭巍, 安友军

单位：1. 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室 宜昌 443002； 2. 三峡大学机械与动力学院 宜昌 443002； 3. 中国长江电力股份有限公司 宜昌 443002

摘要：高可靠的人机碰撞检测是紧耦合协作空间下机械臂安全运行面临的主要挑战。针对紧耦合协作空间下点云遮挡导致人体障碍空间感知不全、障碍包络空间冗余导致协作机械臂姿态规划失败等问题，结合人机骨架信息与稀疏采样方法实现了人机点云的快速重建，提出一种基于体素逼近策略的紧凑型轴对齐包围盒生成与碰撞检测方法，并结合某型减速器人机协作典型场景验证了所提方法在人体障碍空间感知的精准度。试验结果表明作者所提方法能够在不损失效率的前提下实现人机点云的快速、完整重建与碰撞检测，可有效减少障碍包络空间体积92.38%，扩大机械臂避障运动空间1.15 m3。

关键词：人机协作装配,点云重建,AABB包围盒,体素逼近,碰撞检测；

基金资助：国家自然科学基金(52075292)、湖北省自然科学基金(2023AFB1116，2022CFB798)和三峡大学科学基金(2024RCKJ032)资助项目