基于WTK的数据手套交互控制模块设计与实现

依据虚拟现实中数据手套操纵的虚拟手与虚拟场景的交互控制过程，在VC 环境下，设计了一个基于WTK的数据手套交互控制模块，重点研究其中的虚拟手手势合成技术和交互操作中的碰撞检测技术。提出用平行节点数据结构组织虚拟手模型，用空间图形变换法实现手势合成；结合包围盒和多边形碰撞检测法，研究了虚拟手与虚拟场景的碰撞检测。应用结果显示，虚拟手可动态地呈现与人手基本一致的手势，能够比较逼真地实现了虚拟手抓取物体、释放物体等交互操作。     

虚拟装配环境中虚拟手与虚拟零件的碰撞检测研究

虚拟装配环境中,采用数据手套进行虚拟零件操作是一个很重要的方法,通过在数据手套生成虚拟手的基础上,研究了虚拟装配民虚拟手与虚拟零件基于Hertz的碰撞检测算法,推导手指表面为球面的实现公式,并给出了具体的实现步骤。     

基于数据手套的人机交互环境设计

在对于手结构和手关节运动深入分析的基础上,建立了基于约束的,以关节为节点的“父,子物体”链接的虚拟手模型,绘制了虚拟手。通过对数据手套及接口的分析与设计,根据手运动类型的约束条件及图形变换原理,实现了基于数据手套的手势合成,碰撞检测和碰撞处理的三维交互操作环境,在该虚拟环境中,虚拟手可以进行飞行,抓骤,释放物体等各类运动与操作。     

面向对象的虚拟手技术研究及实现

虚拟手技术是一种很有前途的人机交互技术。本文采用面向对象的方法，建立了一个虚拟手模型，并给出了从人手到虚拟手合理的运动映射算法。然后以Open Inventor为软件平台，采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备，开发了一个虚拟手原型系统，实现了人手与虚拟手的直接交互，并能自然、高效地完成一些虚拟操作。     

虚拟手操作技术研究及实现

人机交互是虚拟现实的关键技术之一,而虚拟手操作技术是人机交互技术的重要组成部分,是虚拟现实和运动学相结合的产物.在虚拟手操作技术中如何实现实时、准确的抓取一直是人们所关注的问题.首先研究了虚拟手在虚拟场景中的碰撞检测理论,并在此基础上制定了虚拟手对虚拟物体的稳定抓取规则,然后以Open Inventor为软件平台,采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备,实现了虚拟手对虚拟物体的抓取、移动、释放等一系列虚拟操作,实例证明了该技术具有很强的实用性.     

虚拟场景中基于数据手套的交互方法

为了提高操作训练仿真系统的真实性、沉浸感，提高交互的质量和效率，将数据手套引入该系统。针对该输入设备，对其使用方法、数据读取以及交互方法进行了研究。利用Creator软件建立虚拟场景和虚拟手模型，在VC 和Vega集成开发环境中编程实现虚拟场景中基于数据手套的交互。     

虚拟环境中灵巧手主从抓持的实现

研究了虚拟现实环境中人手和灵巧手的抓持动作.利用数据手套采集人手的运动信息,将人手的运动 映射给灵巧手,通过搭建人手和灵巧手的模型,在虚拟环境下实现了主从抓持操作.探讨了关键技术问题:异构系统 运动映射、碰撞检测、虚拟力建模、稳定抓持的判据.􀁱     

虚拟操作训练系统中的人机交互技术

为提高某型导弹动力系统虚拟操作训练中人机交互的沉浸性,开发了基于数据手套和空间位置跟踪仪的人机交互环境。介绍交互环境的硬件组成和工作原理,根据手的生理结构和运动特性,建立具有约束的虚拟手几何建模,采用面向对象的技术,对虚拟手的数据结构进行描述,采用放置透明包围体的方法,有效解决碰撞检测问题,对碰撞后的视觉和力觉反馈进行研究。该系统提高了该型导弹动力系统虚拟操作训练的效率。     

舰船训练虚拟系统的设计研究

在建立虚拟舰船仿真系统的研究中,由于舰船的船舱仪表数量多,船体操控复杂,目前还没有舰船虚拟训练系统。针对舰船训练实际需求,提出一种虚拟仪表和游戏引擎相结合的舰船虚拟训练系统设计思想。借助于Ogre、ODE及数据手套、数据头盔和定位器等虚拟现实设备,建立仿真数据模型,解决了场景中的虚拟手交互、碰撞检测等关键技术问题,完成虚拟手对舰船的实时控制。实验结果表明,仿真系统在保证真实性和快速性的同时,还易于操控等特点,能使用户快速掌握舰船驾驶和仪表操作的基本方法,训练周期缩短60%,大大降低了训练成本。     

基于分布式系统的虚拟力感知与交互技术

针对现有人机交互系统中的力觉交互沉浸感不足的问题,提出了一种基于分布式系统的动态碰撞检测与虚拟力觉交互的控制策略。力觉交互系统采用分布式设计,主要包括:人机交互接口管理、空间位形解算和运动控制与碰撞检测等单元设计。在交互过程中,采用分层方式处理碰撞效果。根据模型所处虚拟空间的相对几何位置与碰撞后的运动状态构建虚拟力觉,并由交互管理单元映射至实体交互设备,实现操作者的力觉感知与交互。采用PHANTOM omni力反馈设备与Visual Studio 2010构建了动态碰撞检测的仿真实验系统,并进行了虚拟力觉交互实验。实验结果表明:操作者通过力反馈设备能够实现力觉感知与交互,有效解决了交互过程中的力觉效果不足的问题。     

虚拟超市认知康复训练系统开发关键技术研究

基于EON Studio开发一个适用于脑卒中恢复期患者的虚拟超市认知康复训练系统,用于训练患者的上肢运动功能。在3DMAX中建立虚拟超市场景模型和虚拟手模型;通过VC++6.0开发在EON SDK中使用的 Glove和Tracker节点,以实现数据手套、位置跟踪器与系统的集成;研究了虚拟手抓取虚拟商品时的碰撞检测技术;定义虚拟手的抓取规则。临床实验表明,该系统不仅训练了患者的手指跟手臂的运动功能,也训练了患者的认知能力。     

Design and evaluation of a high− fidelity virtual reality manufacturing planning system

Virtual Reality - Manufacturing applications of virtual reality (VR) technology are growing. The challenge is to design, integrate, and evaluate VR simulation for manufacturing Systems that...     

虚拟制造技术的初步研究

虚拟制造技术作为近年出现的先进技术之一,受到了世界各个国家的高度重视.本文主要介绍了虚拟制造技术的概念,基本构成,关键技术,及其与其它先进制造技术的关系.并通过概要介绍该制造技术在国际上的研究开发动向,就如何发展我国的虚拟制造技术进行一点探讨.     

"虚拟制造"重振武汉制造业

虚拟制造模式为企业和地区经济带来了又一次跨越式发展的契机。本文分析了武汉市制造业的现状、优势和不足，结合虚拟制造理论，从政府和企业两个角度阐述了如何利用虚拟制造的思想重振武汉制造业。     

Whole-hand kinesthetic feedback and haptic perception in dextrous virtual manipulation

One of the key requirements for a Virtual Reality system is the multimodal, real-time interaction between the human operator and a computer simulated and animated environment. This paper investigates problems related particularly to the haptic interaction between the human operator and a virtual environment. The work presented here focuses on two issues: 1) the synthesis of whole-hand kinesthetic feedback, based on the application of forces (torques) on individual phalanges (joints) of the human hand, and 2) the experimental evaluation of this haptic feedback system, in terms of human haptic perception of virtual physical properties (such as the weight of a virtual manipulated object), using psychophysical methods. The proposed kinesthetic feedback methodology is based on the solution of a generalized force distribution problem for the human hand during virtual manipulation tasks. The solution is computationally efficient and has been experimentally implemented using an exoskeleton force-feedback glove. A series of experiments is reported concerning the perception of weight of manipulated virtual objects and the obtained results demonstrate the feasibility of the concept. Issues related to the use of sensory substitution techniques for the application of haptic feedback on the human hand are also discussed.     

基于虚拟手的人机交互关键技术

基于虚拟手的人机交互技术是虚拟现实中的研究热点。对其中的关键技术进行了研究,采用多边形网格建模方法,建立了虚拟手的逼真几何模型;基于Virtools平台开发了数据手套的数据采集模块,提出使用基于初始值的数据转换方法,解决了开始运动时的跳变问题,同时对手指的外展运动,使用约束值方法进行处理,提高了虚拟手与真实人手匹配一致性;最后,针对虚拟手与虚拟物体的操作交互,提出了一种基于有效阈值角度的抓取算法。通过Virtools平台进行验证,实验结果表明:虚拟手模型逼真度高,手型变化自然;同时实现了虚拟手对虚拟物体的操作交互,具有很强的实用性。     

虚拟制造环境中制造装备的三维建模及动作模拟

虚拟制造中，三维加工装备建模是这种活动的仿真基础之一。该文以简单车床为例，具体研究了加工装备的三维模型简化和建立，然后剖析了模型的整体结构，并按照运动和非运动部分将其分块和组合，形成了模型的装配视图，建立了每个分块的局部坐标系统。在此基础上模拟了车床的相关分块的运动，最后形成了一个具有立体视效果的模拟环境，为加工装备的具体加工过程虚拟化建立了设备基础。