本文關(guān)鍵詞：虛擬手交互抓持力仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：虛擬手交互是把人手操作的信息輸入到虛擬環(huán)境中,主從控制相應(yīng)的虛擬手對虛擬物體進行操作。為了改進虛擬手交互的自然性和真實性,本文基于虛擬手交互提出了一種虛擬手抓持力覺反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括基于CybergloveII手套的人手指關(guān)節(jié)位姿獲取、基于PPT跟蹤器的人手空間位姿獲取和基于物理的虛擬手抓持力生成等組成,通過構(gòu)建虛擬手主從控制接口,設(shè)定虛擬手操作意圖,實現(xiàn)虛擬手的自然交互和抓持力生成。實驗結(jié)果表明此方法可以較好地獲取人手運動數(shù)據(jù),實現(xiàn)主從控制的虛擬手操作,生成逼真的抓持力,交互行為自然、響應(yīng)速度快速,具有較強的沉浸感和真實性。本文的主要工作是設(shè)計基于數(shù)據(jù)手套以及PPT追蹤設(shè)備等虛擬現(xiàn)實設(shè)備裝置的虛擬目標物體操作系統(tǒng)以及虛擬手抓持力覺反饋系統(tǒng)。完成對于虛擬目標物體的重要屬性的計算,以及針對機械平臺上對物體的托舉實驗對比,從而完成對虛擬手力覺反饋算法的真實性以及正確性進行實驗驗證以及對于虛擬手套以及PPT追蹤設(shè)備進行實驗驗證,提高在虛擬手抓持反饋中用戶體驗,達到本文最終目的。首先,本文從虛擬手抓持力覺生成的背景、目的以及意義等方面進行了簡單的描述�；仡櫫藝鴥�(nèi)外學(xué)者對于此課題的研究,簡述虛擬手力覺抓持力生成研究領(lǐng)域的研究歷程,對比了國內(nèi)外研究的進程及方式,總結(jié)出此問題計算、設(shè)計與研究的重點以及難點,在虛擬環(huán)境視覺傳遞方面,包括數(shù)據(jù)手套的數(shù)據(jù)傳遞與接收,PPT追蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)追蹤以及如何實時地將兩者所收集的動態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給工作站,如何動態(tài)驅(qū)動虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的虛擬手以及虛擬物體的運動。在虛擬手抓持虛擬目標物體方面,虛擬手與虛擬目標物體接觸點的求解問題,虛擬目標物體的重要屬性如體積、重心、法矢等屬性求解算法設(shè)計問題,以及最重要的每個接觸點反饋力求解的問題等,在本文均有明確提出研究的目的與內(nèi)容。其次,對于上述的難點問題,本文做了明確的算法設(shè)計,并且設(shè)計出一款集中數(shù)據(jù)手套、PPT追蹤系統(tǒng)以及虛擬手抓持力反饋算法的軟件,用于為用戶提供自然且富有沉浸感的基于虛擬環(huán)境的人機交互系統(tǒng)。再次,本文對于上述算法以及設(shè)計均作了相應(yīng)的實驗研究,從機械平臺的搭建驗證虛擬手抓持力覺生成的正確性到驗證多點選取抓持目標虛擬物體抓持力求解的通用。并且驗證了在數(shù)據(jù)手套與PPT追蹤系統(tǒng)的作用下,虛擬手對于虛擬目標物體抓持產(chǎn)生實時的力覺反饋實驗。這些實驗在之后章節(jié)中均有詳細的論證及研究。最后,對全文進行總結(jié),并對虛擬手抓持力反饋方法進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實 虛擬手 追蹤器 力覺生成 人機交互
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.0 引言9
• 1.1 論文的研究背景及意義9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意義9-10
• 1.2 虛擬手交互問題現(xiàn)狀10-11
• 1.3 人手力觸覺力測量現(xiàn)狀11-12
• 1.4 人手最小力抓持求解系統(tǒng)現(xiàn)狀12
• 1.5 論文的研究目標12
• 1.6 論文的主要內(nèi)容12-13
• 1.7 本章小結(jié)13-14
• 第二章 虛擬手交互問題14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 虛擬手驅(qū)動14-17
• 2.2.1 虛擬手驅(qū)動數(shù)據(jù)14-16
• 2.2.2 虛擬手位置跟蹤16-17
• 2.3 虛擬手建模規(guī)則與流程17-19
• 2.4 虛擬手操作意圖實現(xiàn)19-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 虛擬手抓持力覺生成問題22-44
• 3.1 引言22
• 3.2 虛擬手力覺抓持原理22-43
• 3.2.0 虛擬物體OBJ文件簡介22-25
• 3.2.1 虛擬目標模型虛擬手交互碰撞力覺生成算法與實現(xiàn)25-31
• 3.2.2 虛擬物體接觸點求解算法與實現(xiàn)31-32
• 3.2.3 虛擬目標模型法矢求解問題與實現(xiàn)32-34
• 3.2.4 虛擬目標模型體積求解算法與實現(xiàn)34-39
• 3.2.5 虛擬目標模型重心求解算法與實現(xiàn)39-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 虛擬手抓持力生成系統(tǒng)簡介44-50
• 4.1 引言44
• 4.2 虛擬手抓持力生成系統(tǒng)架構(gòu)44-49
• 4.2.1 系統(tǒng)主體架構(gòu)44
• 4.2.2 虛擬視覺場景與力覺生成的系統(tǒng)實現(xiàn)44-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 虛擬手抓持力生成系統(tǒng)的評價50-67
• 5.1 引言50
• 5.2 虛擬手交互抓持力算法模型有無解條件實驗驗證50-52
• 5.3 虛擬手交互抓持力算法模型正確性及精度的評估52-60
• 5.4 虛擬抓持力算法模型的通用性的評估60-62
• 5.5 虛擬手抓持物體運動算法模型的正確性的評估62-64
• 5.6 虛擬手交互抓持力覺生成系統(tǒng)實驗研究64-65
• 5.7 本章小結(jié)65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 論文總結(jié)67-68
• 6.2 論文不足和后續(xù)工作68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目和成果73-74
• 致謝74-75
• 附件75-80

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本文編號：492120