本文關(guān)鍵詞：基于虛擬人技術(shù)的協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 虛擬人 運動合成 運動控制 虛擬裝配 協(xié)同

【摘要】：模擬訓(xùn)練是軍事與航天工業(yè)中的重要課題,隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展,相關(guān)技術(shù)越來越多地應(yīng)用到航天領(lǐng)域,運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行仿真,借助虛擬現(xiàn)實設(shè)備,操作手可以在虛擬系統(tǒng)中,按既定的裝配流程完成裝配任務(wù),獲得接近真實的裝配感受。從而降低測試發(fā)射的風(fēng)險,減少資金的投入。針對我國航天任務(wù)越來越重,而平時工作中又缺少實裝設(shè)備進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練的情況,有必要建立協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng),以提高人員實際操作技能和人才隊伍的整體建設(shè)。論文在研究虛擬人技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合虛擬環(huán)境技術(shù),通過物理引擎和交互區(qū)設(shè)計,完成了協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計。主要內(nèi)容有:①提出了協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)的整體設(shè)計方案和系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能,從系統(tǒng)整體邏輯框架出發(fā),特別說明了系統(tǒng)具有的獨特的功能模塊,從虛擬人和虛擬環(huán)境兩個方面進(jìn)行了需求分析,提出了設(shè)計子系統(tǒng)需要的技術(shù)和需要解決的難題。②對系統(tǒng)涉及的虛擬人技術(shù)進(jìn)行研究:通過對人體運動捕獲系統(tǒng)的分析和比較,優(yōu)化了Vicon系統(tǒng)的硬件設(shè)計,減少了數(shù)據(jù)采集過程中的丟點數(shù)量,提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性。利用采集的實例數(shù)據(jù)創(chuàng)建了符合H-Anim標(biāo)準(zhǔn)的虛擬人模型和虛擬人姿態(tài)庫。分析了現(xiàn)有虛擬人驅(qū)動技術(shù),設(shè)計了基于分級幾何統(tǒng)計模型的運動間插值算法,提高了系統(tǒng)合成的虛擬人運動的逼真度。設(shè)計了基于實例數(shù)據(jù)的逆運動學(xué)求解技術(shù),將人體生理限制作為約束條件對逆運動學(xué)算法進(jìn)行規(guī)劃,提高了對虛擬人運動的實時控制效果。設(shè)計了判斷運動數(shù)據(jù)對其時間的二階導(dǎo)數(shù)的方法,有效減少了系統(tǒng)“誤判”異常點的情況,并通過仿真實驗,驗證了在虛擬人運動過程中,該方法能夠有效地減少模型發(fā)生扭曲等突變現(xiàn)象。③建立了虛擬環(huán)境和裝配設(shè)備三維模型,采用多細(xì)節(jié)層次和碰撞檢測等技術(shù),完善了虛擬場景顯示設(shè)計,建立了流暢、逼真、立體感突出的三維虛擬場景,實現(xiàn)了人員活動的立體場景逼真展示。并通過物理引擎和交互區(qū)設(shè)計,實現(xiàn)了虛擬人與虛擬環(huán)境、設(shè)備的交互,對集成的虛擬裝配系統(tǒng)進(jìn)行了測試,通過實際應(yīng)用模式的演練,驗證了本系統(tǒng)的有效性和可行性。在以某型號火箭為基礎(chǔ)的教學(xué)訓(xùn)練中,該系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果:既能給操作手身臨其境的裝配體驗,又能達(dá)到對其他人員教學(xué)的目的,為提高航天測試發(fā)射能力發(fā)揮了重要作用。
【關(guān)鍵詞】：虛擬人 運動合成 運動控制 虛擬裝配 協(xié)同
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V465
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-12
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文的主要工作及內(nèi)容安排11-12
• 2 協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)整體設(shè)計方案12-18
• 2.1 系統(tǒng)功能12-13
• 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13-14
• 2.3 虛擬人子系統(tǒng)14-16
• 2.4 虛擬環(huán)境子系統(tǒng)16
• 2.5 小結(jié)16-18
• 3 虛擬人技術(shù)研究及應(yīng)用18-41
• 3.1 虛擬人技術(shù)概述18-19
• 3.2 運動數(shù)據(jù)采集19-21
• 3.2.1 人體運動捕獲系統(tǒng)19-20
• 3.2.2 VICON MX系統(tǒng)的優(yōu)化20-21
• 3.3 虛擬人建模21-25
• 3.3.1 虛擬人的類型22
• 3.3.2 虛擬人建模標(biāo)準(zhǔn)22
• 3.3.3 虛擬人的幾何表示方法22-23
• 3.3.4 建立虛擬人模型與姿態(tài)庫23-25
• 3.4 虛擬人運動合成25-30
• 3.4.1 虛擬人驅(qū)動技術(shù)26
• 3.4.2 基于實例數(shù)據(jù)的運動間插值實現(xiàn)運動合成26-29
• 3.4.3 實驗結(jié)果29-30
• 3.5 虛擬人運動控制30-36
• 3.5.1 運動控制技術(shù)30-33
• 3.5.2 基于實例數(shù)據(jù)的逆運動學(xué)技術(shù)實現(xiàn)運動控制33-35
• 3.5.3 實驗仿真35
• 3.5.4 運動數(shù)據(jù)庫管理35-36
• 3.6 丟點檢測與補償技術(shù)36-40
• 3.6.1 異常標(biāo)志點檢測37
• 3.6.2 異常點的補償37-39
• 3.6.3 實驗仿真39-40
• 3.7 小結(jié)40-41
• 4 虛擬環(huán)境子系統(tǒng)設(shè)計41-48
• 4.1 虛擬環(huán)境建模41-43
• 4.1.1 廠房建模41-42
• 4.1.2 結(jié)構(gòu)建模42-43
• 4.1.3 儀器建模43
• 4.2 虛擬環(huán)境仿真43-46
• 4.2.1 多細(xì)節(jié)層次43-45
• 4.2.2 復(fù)雜場景中的三維模型驅(qū)動45-46
• 4.2.3 三維模型碰撞檢測46
• 4.3 物理引擎設(shè)計46-47
• 4.4 小結(jié)47-48
• 5 協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)實現(xiàn)及應(yīng)用48-60
• 5.1 人機交互接口48-50
• 5.2 虛擬裝配系統(tǒng)50-52
• 5.2.1 虛擬裝配系統(tǒng)集成50-51
• 5.2.2 虛擬裝配系統(tǒng)功能51-52
• 5.3 多人協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)52-54
• 5.3.1 系統(tǒng)特點52-53
• 5.3.2 系統(tǒng)組成53-54
• 5.4 系統(tǒng)測試54-57
• 5.4.1 硬件準(zhǔn)備54-55
• 5.4.2 軟件準(zhǔn)備55
• 5.4.3 測試記錄55-57
• 5.5 系統(tǒng)應(yīng)用57-59
• 5.5.1 系統(tǒng)應(yīng)用模式57-58
• 5.5.2 系統(tǒng)應(yīng)用效果58-59
• 5.6 小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論60-62
• 6.1 全文總結(jié)60-61
• 6.2 未來展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄66
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄66
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項目目錄66

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡文,洪炳熔,賀懷清;基于位置推算算法的虛擬人感知機制的研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2001年02期

2 賀懷清,洪炳熔,劉浩翰;一種基于力矩優(yōu)化的虛擬人運動控制算法[J];宇航學(xué)報;2001年03期

3 劉濤 ,孫守遷 ,潘云鶴;面向藝術(shù)與設(shè)計的虛擬人技術(shù)研究[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2004年11期

4 陳啟祥;魏克俊;;虛擬人技術(shù)研究[J];中國水運(學(xué)術(shù)版);2006年05期

5 閻光偉;胡海濤;趙建濤;;大規(guī)模虛擬人的實時多樣性繪制[J];華北電力大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年06期

6 王朝暉;鄭國磊;朱心雄;;虛擬人自適應(yīng)行為的多目標(biāo)模糊評估與仿真[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2008年02期

7 程熙;潘志庚;;虛擬人運動中受擾的平衡保持算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2009年03期

8 宋濤,歐宗瑛,陳偉卿;中國虛擬人三維模型重建和可視化[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2005年03期

9 羅冠 ,郝重陽 ,張雯 ,樊養(yǎng)余;虛擬人骨骼結(jié)構(gòu)的多剛體系統(tǒng)建模方法研究[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2005年06期

10 費t熽，

本文編號：804709