【摘要】：可控的核聚變能是最具前景的清潔能源之一,托卡馬克是研究核聚變的主要裝置,其遠(yuǎn)程檢測(cè)任務(wù)是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的工作。先進(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)已經(jīng)在中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所建造并成功運(yùn)行。復(fù)雜的EAST腔內(nèi)部環(huán)境、受限的視覺反饋、困難的用戶操作培訓(xùn)等因素,嚴(yán)重影響EAST檢測(cè)的遙操作任務(wù)實(shí)現(xiàn)。為了解決這些問題,面向EAST腔檢測(cè)開發(fā)一個(gè)能實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)裝置相對(duì)于EAST腔位置進(jìn)行視覺反饋保障安全、能進(jìn)行操作培訓(xùn)及其它功能的遙操作虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)非常必要。快速碰撞檢測(cè)能建立一種安全機(jī)制,確保遙操作的安全;第一壁場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)能進(jìn)行較全面的視覺反饋,幫助了解EAST腔體內(nèi)部的真實(shí)情況;虛擬相機(jī)最佳視角研究對(duì)人機(jī)交互體驗(yàn)有大幅度改善。因此,虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)這些關(guān)鍵問題的研究對(duì)于提升遙操作的安全性和效率也具有重要意義。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向EAST腔檢測(cè)的遙操作虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng),并對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。目前,該虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用到EAST腔檢測(cè)任務(wù)中。本文的研究?jī)?nèi)容概述如下:1)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)構(gòu)建:設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向EAST腔檢測(cè)的遙操作虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)程檢測(cè)機(jī)械臂的仿真和控制;2)快速碰撞檢測(cè)方法研究:針對(duì)遙操作檢測(cè)中安全控制的要求,提出了一種適用于非凸多面體的快速碰撞檢測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)了柔性內(nèi)窺機(jī)械臂與EAST腔的快速碰撞檢測(cè),計(jì)算出它們之間的最短距離并實(shí)時(shí)顯示,當(dāng)檢測(cè)距離進(jìn)入預(yù)警范圍時(shí),仿真發(fā)送預(yù)警信號(hào)到控制系統(tǒng),采取安全控制。3)第一壁場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)方法研究:選擇虛擬現(xiàn)實(shí)仿真中感興趣的區(qū)域,然后控制機(jī)械臂檢測(cè)對(duì)應(yīng)磚塊;結(jié)合第一壁圖像信息和柔性內(nèi)窺機(jī)械臂的位置反饋信息,通過圖像識(shí)別、增強(qiáng)虛擬、紋理映射技術(shù),完成第一壁圖片貼到虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)對(duì)應(yīng)位置。4)虛擬相機(jī)最佳視角方法研究:對(duì)虛擬相機(jī)最佳視角進(jìn)行研究,給出了相機(jī)視角質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo),考慮了常用的影響視角的因素,并給出了量化表達(dá)式,通過視角搜尋方法找到最佳視角,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL631.24
【圖文】：

(c) 火星車的真實(shí)狀態(tài) (d) 虛擬環(huán)境顯示界面圖 1-1 GLETS 虛擬現(xiàn)實(shí)遙操作系統(tǒng)Fig.1-1 GLETS VR teleoperation system

(c) 真實(shí)場(chǎng)景 (d) 虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景圖 1-2 AIA 虛擬現(xiàn)實(shí)遙操作系統(tǒng)Fig.1-2 AIAVR teleoperation system3）ITER 包層維護(hù)虛擬現(xiàn)實(shí)遙操作系統(tǒng)[6,15]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 馮立穎;;碰撞檢測(cè)技術(shù)研究綜述[J];計(jì)算機(jī)時(shí)代;2014年08期

2 姚t$;肖俊;莊越挺;;基于影像美學(xué)原理的虛擬相機(jī)自動(dòng)拍攝生成方法[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年10期

3 馬登武;葉文;李瑛;;基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法綜述[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年04期

本文編號(hào)：2718084