Simulation interaktiv bewegter Objekte mit Hinderniskontakten

Abstract

Die interaktive Handhabung starrer Körper in virtuellen Welten erfordert die Simulation eines Objektverhaltens, welches physikalisch plausibel und intuitiv korrekt ist. Andernfalls wäre eine solche Simulation für praktische Anwendungen ungeeignet. Physikalisch plausibles Verhalten impliziert, daß die aus Objektkollisionen resultierenden Bewegungsbeschränkungen im Rahmen der Bewegungssimulation berücksichtigt werden. Dieser Beitrag stellt ein Verfahren zur Simulation interaktiv bewegter Objekte mit Hinderniskontakten vor, bei welchem alle Kontaktsituationen durch eine minimale Menge automatisch bestimmter Punktkontakte repräsentiert werden. Die daraus abgeleiteten Bewegungsbeschränkungen dienen als Randbedingungen für die Simulation der Objektbewegungen. Die vorgeschlagene Vorgehensweise erlaubt auch die Nachbildung von Reibungseffekten. Die Approximationseigenschaften dieser Nachbildung werden sowohl durch theoretische als auch durch empirische Untersuchungen diskutiert.

The interactive manipulation of rigid bodies in virtual environments requires the simulation of an object behaviour, which is physically plausible and intuitively correct. Otherwise such a simulation would be useless for practical applications. Physically plausible behaviour implies that motion restictions due to object collisions are taken into account during the motion simulation. This constribution presents a method for the motion simulation of interactively controlled objects wiht obstacle contacts, representing any contacts situation by a minimal set of automatically determined point contacts. The motion restrictions derived from this set are the basis for the simulation of object motions. The proposed method also allows the simulation of friction effects, the approximation properties of which are discussed on the basis of both a theoretical and an empirical analysis.