本文選題：虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) + 力反饋裝置　； 參考：《華中科技大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：力覺(jué)反饋是構(gòu)建虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)重要的感官信息交互方式，在遙距操作、醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)訓(xùn)練、教育培訓(xùn)、信息可視化以及娛樂(lè)等諸多方面展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。本文基于線繩-框架式結(jié)構(gòu)，研究和設(shè)計(jì)了一套力反饋裝置。該裝置通過(guò)8根線繩并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)人與虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的6自由度力覺(jué)交互。 提出線繩-框架式力反饋裝置的總體方案和結(jié)構(gòu)，據(jù)此推導(dǎo)了已知8根線繩長(zhǎng)度條件下求解末端執(zhí)行器位姿的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，提出一種在已知末端作用力條件下線繩牽引力分配的規(guī)劃方法。 根據(jù)人手關(guān)節(jié)輸出/承受力的作用的生物力學(xué)特點(diǎn)，對(duì)線繩長(zhǎng)度、線繩牽引力的傳感方法及元件，以及驅(qū)動(dòng)單元類型進(jìn)行計(jì)算和選型，設(shè)計(jì)了傳感器、驅(qū)動(dòng)單元布置方案，完成力反饋裝置的機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 確定力反饋控制系統(tǒng)的上位機(jī)-下位機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)方案。基于ATmega64單片機(jī)，搭建嵌入式控制系統(tǒng)，完成位置/力信號(hào)讀取、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、上下位機(jī)通信等外圍電路設(shè)計(jì)。利用OpenGL圖形庫(kù)在上位機(jī)上搭建虛擬環(huán)境。采用虛擬墻實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該力反饋裝置在接觸-碰撞過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)真實(shí)的力覺(jué)感知。
[Abstract]:Force feedback is an important way to construct virtual / augmented reality system. It has a wide application prospect in remote operation, medical surgery, rehabilitation training, education and training, information visualization and entertainment.Based on the wire rope-frame structure, a force feedback device is studied and designed in this paper.The device is driven in parallel by 8 wire ropes, which can realize the 6 DOF force interaction between human and virtual / augmented reality environment.The overall scheme and structure of the wire-frame force feedback device are presented, and the kinematics formula for the position and orientation of the end actuator under the condition of the known length of 8 wire ropes is derived.In this paper, a planning method of rope traction distribution under the condition of known end force is presented.According to the biomechanical characteristics of the output / bearing action of the human hand joint, the sensing methods and components of the rope length, the traction force of the rope and the type of the driving unit are calculated and selected, and the sensor and the driving unit layout scheme are designed.Complete the mechanism and structure design of the force feedback device.The hardware implementation scheme of the upper computer-lower computer of the force feedback control system is determined.Based on ATmega64 MCU, an embedded control system is built to complete the peripheral circuit design, such as position / force signal reading, motor driving, communication between upper and lower computer and so on.Use OpenGL graphics library to build virtual environment on upper computer.Virtual wall experiment is used to verify that the force feedback device can realize real force perception in the process of contact-impact.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1763846