虚拟手术训练力觉交互技术的现状与趋势

虚拟手术训练系统对于解决传统的手术训练存在的问题,提高临床手术的安全性和治愈率起着积极的作用。在介绍目前虚拟手术训练系统发展现状的基础上,阐述了虚拟手术训练交互装置的研究进展,针对目前虚拟手术训练交互装置存在的问题,提出了建设性的解决方案,并分析了其发展趋势和应用前景。     

基于虚拟力的混合感知网节点部署

感知网一般是由静态的或移动的节点组成,为保证感知网的感知功能,节点应该有自部署和自修复能力.然而全部由移动传感器组成的感知网的成本太高,为保证感知网的覆盖功能和低成本,提出了一种在静态传感器节点中加入移动传感器节点的混合感知网形式.为了更好地部署这些节点,最大化覆盖待感知区域,提出了一种基于节点间虚拟力的移动节点部署方法,利用静态节点和移动节点以及移动节点之间的虚拟人工势场产生的作用力来控制移动节点的运动,使移动节点能够在较短的时间内,以较少的能量消耗到达自己合适的位置.在理论上分析了算法的可行性,用仿真实验验证了此算法的有效性,并和其他3种类似算法进行了性能比较.     

物联网信息感知与交互技术

物联网作为新型的信息交流媒介,近些年来已经广泛地应用于社会各领域中,对社会经济的发展起到了巨大的推动作用.为了能够更好地了解物联网技术,本文笔者分别对信息感知技术和信息交互技术进行了深入的分析和探究,了解到了物联网技术的可靠性和安全性仍有待进一步提升,从而认识到了物联网对社会发展的重大意义.     

一种虚拟手术二维力觉交互装置的力学模型

对力交互装置在虚拟手术巾有着广泛的应用,作为基础研究,提出一种二维力觉交互装置的反馈力模型,通过模拟虚拟器械与肌肉组织和骨骼碰撞时的受力情况,验证模型的合理性。首先,根据人体组织的生物力学性能,参照Kamopp模型和胡克定律提出了系统的反馈力模型;然后针对系统的性能指标,通过对肌肉和骨骼两种组织的碰撞实验,验证了设备在虚拟手术过程中反馈力实现效果。仿真结果显示,反馈力方法能较准确地仿真力的变化,准确地感知骨骼的位置,对于虚拟手术系统的实用性具有重要意义。     

物联网信息感知与交互技术

信息感知作为物联网的基本功能,是物联网信息"全面感知"的手段.信息交互是物联网应用与服务的基础,是物联网"物物互联"的目的.随着物联网研究热潮的兴起,以传统无线传感器网络为核心的感知网络研究迅速升温,并在信息感知与交互方面取得了大量研究成果.文章分析了物联网信息感知与交互方面的最新研究进展.在信息感知方面,从数据收集、清洗、压缩、聚集和融合几个方面,梳理归纳了数据获取和处理的主要方法.在信息交互方面,提出了物联网信息交互的基本模型,分析总结了信息交互涉及的主要技术.在此基础上,讨论了物联网信息感知与交互研究的热点问题,包括新的感知技术、能效平衡、信息安全和移动感知网络等.最后,指出了物联网信息感知与交互技术发展面临的问题和挑战,展望了未来的研究方向.     

基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制仿真研究

针对虚拟交互系统触摸感知控制过程中图像存在噪声干扰,导致触摸感知效果下降的问题,提出了基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制方法。将初始的三维立体空间图像转换为二维平面空间图像,将不间断的图像加以变换,得到离散型的数据,通过图像中不同像素点的平均值来取代该点的灰度值,得到无噪声数字图像。针对图像中任意像素点,对其边缘点进行检测,完成边缘图像细节信息识别获取。在上述基础上,对目标图像进行轮廓提取,采用改进后的归一化傅里叶描述子对经过去噪处理的图像进行三维识别,利用VRML重建识别结果,实现虚拟交互系统触摸感知。通过具体的仿真数据充分验证了所提方法的综合有效性。     

柔索牵引式力觉交互机器人控制策略

为了让航天员在没有太空真实环境的地面上模拟太空环境进行虚拟作业训练,设计了一种与虚拟现实（VR）技术相结合的柔索牵引式力觉交互机器人．首先,根据微重力环境中物体的运动特性设计机器人的构型,建立移动平台、驱动单元、人推物体运动过程的动力学模型并进行运动学分析．然后,针对系统冗余驱动及力控制任务,提出一种复合控制策略,即以柔索长度变化为速度控制内环,力的外环控制为力／速混合控制．最后,分别进行单柔索加载和人机系统力觉交互仿真分析,分析结果表明该控制策略可以使柔索驱动单元降低10%的恒力跟随误差并能稳定地跟随余弦力的变化,验证了该控制策略对多余力抑制的有效性．     

基于物理的虚拟手交互碰撞力觉生成和反馈

提出一种考虑摩擦的虚拟手交互碰撞力觉生成和反馈方法,以让用户手指感受到逼真的冲击,增强虚拟操作的真实性和沉浸感．该方法首先运用冲量定理和弹性恢复系数,求得质点刚体在二维空间碰撞后的运动状态,然后结合库仑定理,生成质点刚体有摩擦的碰撞力,并拓展到三维空间的虚拟环境中,计算非质点的虚拟刚体碰撞的力矩,再通过虚拟手静力抓持力觉生成模型,将碰撞力和碰撞力矩作用到虚拟手上,求得每个虚拟手指受到的冲击力．当虚拟手抓持的物体与其它虚拟物体发生碰撞时,利用CyberGrasp力觉反馈数据手套,用户手指可感受到逼真的冲击力．实验结果表明运用所提出的方法,用户在虚拟装配时可感受到真实的碰撞力．     

虚拟现实的力触觉交互技术发展现状与趋势

虚拟现实通过模拟人的视觉、听觉、力触觉等,使人处于一种与真实世界非常逼真的虚拟世界中,来感受、体验和评价虚拟世界中的场景和设备。力触觉在虚拟现实环境中有其突出优越性,力触觉使得虚拟现实环境变得真实,是唯一的既可接受周围环境输入又可以对周围环境输出的感知通道,可极大增强可视化表达的效果。虚拟现实的力触觉交互技术包括力触觉再现技术和虚拟环境的力触觉建模。介绍了这两方面的发展现状、存在的问题和今后的发展趋势。     

基于虚拟仪器技术和USB构架的自动测试系统实现

实现了一个用Labviw6开发的基于通用串行总线USB构架的分布式自动测试系统，用于对空间飞行器内某设备在地面进行电源、信号线、通讯等测试。该系统利用USB总线的优势可实现测试方案的灵活配置和测试功能的自由扩展。     

基于虚拟化与分布式技术的存储系统

介绍了一套基于云计算(cloud computing)技术的数据应用平台系统设计方案。该系统由多组服务器集群组成,可提供数据存储、备份和并行运算服务。并可采用虚拟化应用端与分布式(Hadoop)技术相结合的方式为用户提供高容量和异构应用存储系统,以便结合iSCSI协议在硬件层获得更灵活的部署。     

Human-assistance robotic system based on distributed computing technology

Population aging is becoming an increasingly pressing problem for society. Thus, the timely development of supporting systems to improve care cost and the quality of life of the elderly is becoming particularly important. Because of the dispersal of the elderly and disabled, a standard software architecture that can implement network-distributed software sharing and improve the cost of writing and maintaining software is in high demand. This paper proposes using distributing computing technology CORBA to integrate network-distributed software and robotic systems for supporting the aged or disabled. Using CORBA as a communication architecture, we implemented a networkdistributed human-assistance robotic system. We developed a hardware base including a robot arm and an omnidirectional mobile robot, developed key technologies such as localization of a mobile robot, real-time recognition, real-time multimedia, and implemented several CORBA servers including a Web user management server, a task-level robot arm control server, a live image and video feedback server, a mobile robot control server, and an indoor Global Positioning System server. With the user controlling a robot arm with 5 d.o.f. to cooperate with an omnidirectional mobile robot, the developed system can provide basic services to support the aged and disabled.     

基于力反馈的桌面立体显示与交互系统研究

针对人体对真实空间中三维立体虚拟图像的成像和直接交互问题,提出了包含虚拟立体成像和基于线绳的力反馈设备的立体交互系统设计方法。立体图像的产生方法是通过编程建立一个VC工程,实现了三维对象模型的导入和左右视差图像的产生;人手指末端位置的检测是通过电机的增量式光电编码器测量出线绳长度,进而利用线绳的空间几何关系求出的;根据手指末端位置与虚拟图像的位置关系,利用空间几何关系来合成线绳拉力。在系统中导入对象模型并且进行交互的实验表明:系统具有良好的成像效果和交互效果。     

基于分布式数据缓存技术的Web-OLAP系统研究

为了解决在分布式环境下,Web-OLAP系统并发访问量急剧增加导致OLAP服务器负担过重的问题,提出一种基于分布式数据缓存技术的Web-OLAP系统。给出了该系统的总体框架和分布式缓存数据的表示,并设计了分布式缓存数据的管理算法。具体的应用实例表明,该方法可以有效地提高分布式环境下Web-OLAP系统的访问效率,较大缩短系统的响应时间。     

基于Web与Matlab的控制虚拟实验室设计

随着互联网技术的发展,高校教师的教学和学生的学习越来越依赖于Web技术所提供的服务。Matlab作为集科学运算、绘图、系统建模和程序语言设计于一体的高效科学计算软件,在众多领域中有着非常广泛的应用,其中也被应用在机械控制工程的教学中。介绍了把在Matlab环境下开发的控制系统虚拟实验,通过Matlab Web Server移植到Web环境下运行的方法,达到多用户远程完成教学实验的目的。     

Virtual reality sports auxiliary training system based on embedded system and computer technology

Virtual Reality technology, the complex environment can be a simulated, traditional sports courses at the stadium, equipment, it is due to limitations such as safety, to provide scientific and accurate teaching and learning's, a complex by visualizing the theoretical knowledge in the abstract sport, you can get more technical knowledge. Compared to the traditional physical education activities, simulate sports scene only by generating VR panoramas that cannot be virtual reality technology. Based on this, you can improve the enthusiasm and athletic ability of students effectively. Because of immaturity and high-priced equipment of VR technology, at present, people that education is using unpopular making, carefully virtual reality technology. In this context, we can apply virtual reality technology to sports training, which can obtain more effective training effect. In the first part of this paper, we talk about the research of virtual reality panorama, the second part about the research of virtual reality video, the third part about the application of virtual reality in physical education teaching, and the fourth part is the conclusion and investigation process. In the study, VR, as a new technology, found that you have the prospect of a wide range of applications. As long as it has been used in scientific and rational, you can VR is to promote the level of improvement and sports greatly sports scene. Users can increase users' interest; it can be immersed in a variety of preset virtual locations. Therefore, in the VR device, which allows the user to improve the experience of the VR device, you can interact well in a virtual scene.     

多Agent分层分布式变电站自动化系统的研究

变电站是电网中输配电系统的重要环节,针对集通信、保护、监控、网络技术于一体的变电站自动化系统,通过分析系统的特征,本文提出了一种基于多Agent技术的分层分布式变电站自动化系统的体系结构。本文分析了各个Agent的工作原理及特点,通过Agent之间的通信和协作完成系统的任务。     

基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位技术

为解决侦察卫星被动目标定位跟踪精准性不达标的问题,提出基于分布式SAR系统的侦察卫星目标定位应用算法。借助侦查调节模块,估量卫星目标相位累加器实际处置权限,调度SAR型存储模块与D/A分布模块间的定位应用关系,搭建基于分布式SAR系统的卫星定位执行结构。在此基础上,选择理想型号的定位传感器,通过定位坐标转换的方式,连接定位所需的通讯传输协议,实现侦察卫星的目标自定位处理。联合分布式定位原理,在测算卫星目标侦查角度的同时,完成目标定位信息的接收与转存,实现侦察卫星目标定位算法的应用。对比实验结果表明,与DDS算法行为相比,应用新型定位技术后,LCT指标、LOC指标数值均超过60%,抑制侦察卫星被动目标失精准定位跟踪行为的出现。     

基于TDOF的分布式激光定位系统设计与实现

依据无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)定位系统的理念,设计并实现了一套基于一组905 nm的窄带宽红外脉冲激光的高精度,高频率的室内定位系统.该系统利用到达分布式激光脉冲接收器的飞行时间差TDOF(Time Difference Of Flight)进行定位,激光接收模块作为信标节点采集来自同步节点和定位节点先后发出的激光脉冲,并通过串口方式发送TDOF信号到中心控制主机,中心控制主机通过TDOF信号与各信标节点的空间坐标进行定位计算,定位解算方法基于高斯牛顿迭代法(Gauss-Newton iterative algorithm)和最小二乘法(Least square method).实验结果表明,该系统的平均定位误差可优化到±6.5 mm内,并且可以通过更多有效数据,进一步提高定位精度.