虚拟人维修动作混合驱动技术研究

针对现有虚拟维修系统中维修指令人机工效评估效率低下、准确度不高,不能满足复杂装备维修性并行设计的需求,研究了基于全局可接近性锥GAC的维修工具最优匹配方法、基于遗传算法的虚拟人运动精度优化控制技术、基于功能约束的精细维修动作建模技术和基于实时捕捉数据与模型混合驱动的虚拟人运动控制机制。开发了虚拟人维修系统,验证了方法的有效性。     

VEGA环境下DI-GUY规避动作的实现及应用

通过对虚拟人di-guy在Vega环境中的碰撞检测算法的改进,实现了虚拟人在虚拟环境中的规避动作符合现实人的行为特征的目标,开发了一套微机型虚拟现实系统,为利用虚拟现实技术对虚拟样机的可制造性、可装配性及生产布局提供了一个可行途径.     

虚拟人技术在航天发射仿真系统中的应用

航天发射任务是一项高技术、高风险和需多方协作的复杂大系统工程,通过模拟演练可以很好地提高参试人员的协同指挥和应急处置能力。基于实装的模拟演练成本高,演练准备周期长,重大事件难以如实模拟的问题,开发了相应的模拟演练仿真系统,其不仅可以提供三维场景的显示,而且通过应用虚拟人设计技术将不同类型参试人员集成到仿真系统中,使参训的指挥人员、技术人员或保障人员能通过虚拟人执行下达的命令或操作,有效地提高了演练的逼真性和培训效果。     

面向家电产品的人机工程设计与检测技术研究

结合家电产品的人机工程学特点,对人机工程设计与检测技术进行了研究.依据传统的虚拟人体建模方法,提出了一种虚拟人快速几何建模方法.运用反向运动学知识,构建了虚拟人的运动学模型,并结合关键帧动画和人体姿态库实现了虚拟人的人机工程仿真.基于人体测量学人机数据库和碰撞检测算法,实现了虚拟人的舒适度、视域和可达域检测与评价.最后通过人机检测系统的实现验证了算法的可行性,对设计师进行人机设计和工程仿真分析有辅助作用.     

虚拟操作仿真环境中基于运动捕获的虚拟人实时控制技术

为了提高复杂产品装配、拆卸操作仿真中虚拟人的驱动精度且满足交互实时性,在分析影响虚拟人实时驱动精度因素的基础上,系统地提出虚拟操作仿真环境中满足虚拟人实时驱动精度的解决方案及其关键技术.针对真人与虚拟人的尺寸差异影响驱动精度的问题,提出基于关节旋转信息,采用动态约束方式建立虚拟人实时运动控制模型,实现了个性化人体的驱动;针对实时驱动过程中驱动噪声导致人体动作失真进而影响驱动精度的问题,提出以人体关节极限角度和设置前后关键帧关节角度变化幅值为判断准则,对驱动噪声进行过滤;随后引入灰色系统理论建立驱动噪声补偿模型,实现对被过滤掉的缺失数据进行在线补偿.以某型发动机的虚拟装配为例,分析交互装配过程中虚拟人的实时驱动精度,结果表明上述方案满足驱动精度要求和交互实时性要求.     

复杂系统动作可靠性分析

本文介绍了复杂系统动作可靠性分析的一般方法，建立了系统动作可靠性的数学模型；给出系统动作性能指标仿真运行结果的统计处理方法和不同要求类型动作性能指标动作可靠度的计算公式。     

基于强化学习的起重机动作序列规划

为了实现汽车起重机的智能化吊装,将强化学习技术应用于起重机的动作序列,使其可以实现自行吊取.因为起重机的动作序列复杂度很高,所以采用了在高维度的连续动作上表现优秀的DDPG算法;算法的输入与输出设置尤为重要,因为输入与输出的设置将直接关乎算法的收敛性即可行性,所以通过实验发现,在训练时将吊绳钢化可以实现算法的收敛,而且也能完全与实际工况相对应,保证了算法的可行性;为了加快算法的收敛,并使算法更加精准,在奖励的设置上也采取了分段奖励的办法,极大地加快了收敛速度和准确性;最后通过在VTK软件中的仿真证明了算法的可行性.     

基于仿真的动作可靠性分析

基于动力学仿真平台,结合可靠性理论模型,实现机构动作的可靠性仿真,对仿真结果进行分析计算即可得到机构的动作可靠性.通过一个案例系统,证明了该方法的可行性和有效性.     

EON Studio环境下基于Petri网的虚拟维修技术研究

在描述维修过程方面,现有的虚拟维修过程建模缺乏将抽象的维修任务描述与底层的仿真动作相结合.针对此问题介绍了一种基于Petri-Eon Studio的虚拟维修仿真系统,给出了一个虚拟维修系统框架.对维修过程采用任务层和动作层元素相结合进行描述,组成维修任务、维修工序、维修工步、动作单元和基本姿势构成的多层次结构.用Petri网描述维修任务并对维修过程进行建模,用Eon Studio提供的动作仿真方法进行动作层的实现.将Petri网模型和Eon Studio的仿真程序集成在Visual C++6.0平台上,用Petri网模型的分析结果驱动虚拟场景进行维修仿真,并控制维修仿真过程.     

旋转输弹机动作可靠性仿真

对旋转输弹机的动作可靠性进行了详细分析，建立了动作可靠性数字仿真的数学模型，给出了动作可靠度的计算方法，以实例的形式阐明了系统动作可靠性仿真的一般方法和步骤。     

机构运动创新实验虚实方法的对比研究

为提高实验开设的效率,高校采用“虚拟实验-实物实验”的方式开设机构运动方案创新设计实验.但虚拟实验结果指导实物实验的可靠性还有待验证.文中设计了一套基于Pro/E的虚拟装配实验系统,并采用Mechanism模块进行机构运动仿真分析,虚拟实验的仿真分析结果与实物拼装后测定执行构件的运动参数比较得出：由于存在摩擦和测定误差,虚拟实验与实物实验存在差别,虚拟仿真实验只能作为参考,不能取代实物实验,只有两者结合才能更好地开展机构运动创新设计实验.     

Vega路径工具在岸边集装箱起重机视景仿真系统中的应用

针对岸边集装箱起重机视景仿真系统中虚拟车辆路径突变、拐弯不连贯的问题,基于Vega软件中路径和导航模块的应用原理,在Lynx界面中应用路径和导航模块创建集装箱运输车的虚拟路径。通过Path Tool工具选用样条导航器、设定较小姿态平滑阈值和较小样条张力参数值来编辑集装箱运输车的虚拟路径,确保集装箱运输车自然流畅的运动。结合岸边集装箱起重机装卸集装箱工作循环的要求,在VC++中调用Vega路径导航库函数,模拟多辆集装箱运输车的连续运动,创建虚拟车辆复杂路径,解决视景仿真系统中虚拟车辆固定路径的弊端。     

虚拟维修仿真中维修动素的设计与实现

针对虚拟维修仿真中人体运动以及人 -机交互作用控制复杂、效率低的问题 ,提出了一种包含维修、维修事件、维修作业、维修作业单元、维修动素的分解层次结构 ,该结构利用动素实现对虚拟仿真软件系统控制函数的封装。分析了维修仿真对动素的要求 ,给出了维修动素的分类及定义。以典型动素人的移动、抓取、使用工具等为例 ,讨论了动素设计与实现的思路和方法。以Jack软件为平台 ,采用基于动素的交互式图形编程方法 ,开发了虚拟维修仿真系统原型 ,并以变速箱的拆卸为例进行了验证     

基于MATLAB与VRML的凸轮机构虚拟设计研究及实现

将Matlab软件的虚拟现实工具箱、M编程语言与VRML技术相结合，开发出一种能够对各类常用凸轮机构进行虚拟设计的系统。该系统通过简洁的图形用户界面，能够为用户提供各种常用凸轮的参数化设计、三维造型和虚拟运动仿真，并具有辅助参数优化、性能分析、图文数据输出等功能，同时用户还可以对实时生成的凸轮机构虚拟场景进行交互操作，控制仿真进程。实践表明，运用该方法开发的虚拟设计系统，能合理地利用VRML和MATLAB各自的优点，大大降低开发的难度和强度，缩短开发时间。     

喷浆机器人虚拟样机的仿真系统开发

研究了如何用Visual Basic6.0对喷浆机器人的虚拟样机进行仿真系统开发,并把大臂的逆解算法应用到仿真程序当中去,实现了由参数控制的仿真-为复杂的三维机械如何进行运动仿真提供了一个新的设计思路.并且该系统能够为用户提供良好的三维虚拟环境,并可以从该仿真平台上对各个关节参数进行调节,有利于该机器人在实践中的应用.     

虚拟环境下力觉交互的实现

对实现人与虚拟环境之间的力觉交互进行了初步尝试。在建立虚拟对象的仿真模型和虚拟与现实世界之间的交互模型的基础上 ,利用常见的商用软件构造了虚拟装配环境和虚拟装配对象 ,并通过一简单的力觉交互装置———力感鼠标进行了人与虚拟环境之间力觉交互的验证实验     

Digital evaluation of sitting posture comfort in human-vehicle system under industry 4.0 framework

Most of the previous studies on the vibration ride comfort of the human-vehicle system were focused only on one or two aspects of the investigation. A hybrid approach which integrates all kinds of investigation methods in real environment and virtual environment is described. The real experimental environment includes the WBV(whole body vibration) test, questionnaires for human subjective sensation and motion capture. The virtual experimental environment includes the theoretical calculation on simplified 5-DOF human body vibration model, the vibration simulation and analysis within ADAMS/VibrationTM module, and the digital human biomechanics and occupational health analysis in Jack software. While the real experimental environment provides realistic and accurate test results, it also serves as core and validation for the virtual experimental environment. The virtual experimental environment takes full advantages of current available vibration simulation and digital human modelling software, and makes it possible to evaluate the sitting posture comfort in a human-vehicle system with various human anthropometric parameters. How this digital evaluation system for car seat comfort design is fitted in the Industry 4.0 framework is also proposed.     

虚拟装配工艺设计技术研究与应用

阐述虚拟装配工艺设计技术内涵及其体系结构,深入分析其所涉及的CAD系统与虚拟现实系统间的数据转换、碰撞检测技术、装配规划与仿真以及装配运动导航与准确定位等关键技术,并应用该技术,以商品化CAD系统Pro/E为建模工具,在VC与WTK平台及ORACLE数据库的支持下开发了一个虚拟装配工艺设计原型系统HIT-VAPD,实现了虚拟现实环境下的产品装配工艺规划与设计.实际应用表明,该系统可显著提高装配工艺设计效率,减少设计缺陷.     

五轴联动旋风铣削机床设计与仿真分析

应用虚拟制造技术拟订了五轴旋风机床的创新设计方案,建立了三维数字分析模型.首先在数字模型上进行了多体运动仿真,验证机构原理;其次在数字样机上进行了机构运动仿真,检查机构碰撞和干涉情况,验证机床运动功能;设计了电主轴,再进行了主轴的动态特性仿真,验证了主轴的刚度.通过仿真分析得知机床性能与设计质量能满足旋风加工要求,验证了方案的可行性.