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。     

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。     

列车驾驶模拟器之站台监视器仿真系统的研究

站台监视器仿真系统是列车驾驶模拟器的一个重要组成部分。介绍了开发工具软件Muhigen Creator、Vega和DI—Guy。采用Muhigen Creator构建三维模型,采用Vega进行场景驱动,实现了列车开关门及乘客进出的模拟,为列车驾驶模拟器提供一个逼真的站台环境。     

虚拟现实环境中包含虚拟人的全要素装配操作仿真

鉴于目前的虚拟装配仿真方法侧重于产品本身的装配关系建立,包含装配工具的装配过程空间干涉分析,而对包含装配操作者在内的全部要素的综合影响考虑较少,基于15刚体虚拟人运动学模型建立包含人、工具、产品和环境在内的完整装配仿真环境,提出真实人体驱动下的虚拟人交互装配操作实现方法,包括虚拟人对虚拟手的操作、虚拟手对工具或产品的操作、产品在装配过程的装配关系形成等,以支持包含完整装配要素的虚拟装配仿真。基于这些方法开发了虚拟装配仿真原型系统,并以一个立式车床的多功能动力头的交互装配操作验证了所提的实现方法和处理逻辑。     

基于多目标遗传算法的虚拟人作业姿态仿真

针对虚拟人作业姿态仿真操作复杂和仿真所得姿态逼真性不足的问题,提出一种基于多目标遗传算法的虚拟人作业姿态仿真方法。建立了作业环境中虚拟人的人机因素目标函数与姿态参数的映射关系,在此基础上构建了面向虚拟人作业姿态仿真的多目标优化问题。通过多目标遗传算法计算得出该虚拟人作业姿态参数优化问题的Pareto最优解集,根据各人机因素权重对解集排序并挑选最优值对应的姿态参数方案作为最佳姿态解。仿真结果表明,该方法可以生成自然逼真的虚拟人作业姿态,在多样化的作业环境下表现出良好的适用性。     

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.     

基于虚拟人的驾驶舱布局分析

驾驶舱布局关系驾驶者的驾驶安全、舒适、高效等问题,传统的驾驶舱布局是由数名操作者或者工效学家亲身体会得出,具有一定的片面性。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟人技术得到广泛应用。将虚拟人技术引入驾驶舱布局分析中,提出一种基于虚拟人的驾驶舱布局评价方法,通过在JACK中创建符合我国驾驶员的1%、50%、99%的虚拟人模型,分析驾驶舱中可视域、可达域、舒适性等方面问题,为驾驶舱布局提出改进意见。这样既降低驾驶舱研发成本,又缩短产品更新周期。     

舞蹈机器人动作设计与实现研究

为了优化舞蹈机器人动作设计和实现过程,研究了其设计和实现的关键步骤,给出直观估测法、动作示教法、虚拟仿真法3种实现方法,在实践中应用伺服电机控制系统和三维虚拟仿真工具,提高了动作设计和实现的效率,并使舞蹈机器人的控制更精确、更简便,动作表现更优美。     

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.     

基于数据库的DELMIA虚拟人姿势参数化建模

数字虚拟人是DELMIA人机工程模块的重要组成部分.文章分析了DELMIA二次开发和DELMIA人体姿势的参数化建模的原理,研究了应用C#.NET编程语言在VS.NET开发环境下,基于数据库对DELMIA二次开发的关键技术和基本架构,最后给出了数字虚拟人姿势参数化建模的实例进行验证.     

基于虚拟原型的管径激光检测机器人运动仿真

为直观分析天然气管道内径激光检测机器人在管道中的运动工况,基于CAD软件绘制了机器人三维模型,并对其进行了受力分析;运用LabVIEW编写了控制程序,并设计了简单、直观的人机交互界面;应用NI公司的运动模拟软件,建立了三维模型与控制程序的连接,通过设定运动参数和运行控制程序,实现了机器人虚拟模型模拟物理原型的运动仿真。使用虚拟原型技术,改进和优化了设计结构,缩短了研发周期,减少了加工成本,在项目前期工作中具有重要意义。     

面向虚拟样机的层次混合仿真建模研究

为提高复杂虚拟样机在虚拟环境下交互仿真的实时性，提出了一种基于实体一骨架混合仿真模型的运动仿真方法。根据仿真过程中的交互要求及虚拟样机模型复杂程度的分析，调整仿真模型的组合表达形式，从而形成由实体模型、关节骨架模型及零件骨架模型组成的混合仿真模型。基于混合模型的运动仿真不但能实现仿真过程中与虚拟样机的交互操作，而且能提高仿真的实时性。相关的方法在虚拟环境产品性能评测的研究与开发中得到实现，并应用到汽车发动机的动力学分析中。     

虚拟装配平台实现技术研究

对实现虚拟装配平台所涉及到的虚拟装配环境建设以及人机交互技术进行了研究。在介绍虚拟装配平台所使用的三通道投影系统硬件结构的基础之上,讨论了三通道图像拆分技术、通讯技术以及三通道同步机制。在开发数据手套与跟踪器驱动类的基础上,提出了把手势与跟踪器的方向相结合进行命令映射的方法,并采用无模式动态透明菜单以及对话框等交互方式作为手势命令的补充。通过实现虚拟装配平台原型系统作为验证实例,对所使用的技术、方法进行了验证。通过自主开发的虚拟装配平台原型系统,对上述方法、技术进行了验证。     

产品虚拟装配和机构运动模拟技术研究

论述了机械产品中虚拟装配和机构运动模拟的意义,详细描述了在SolidWorks中虚拟装配的方法,几种常见机构:如凸轮机构、齿轮机构、带传动机构等的运动模拟方法等。     

基于虚拟仪器技术的机器人视觉伺服研究

以分布式系统的原理为结构框架,将四自由度机器人系统和实时图像采集系统有机结合,构成了基于虚拟仪器技术的分布式机器人视觉伺服系统。在推导视觉伺服机器人系统的图像雅克比矩阵的基础上,用LabVIEW语言编写了基于逆模型的控制算法等软件模块,实现了对目标二维运动的跟踪,最后给出了实验结果:采用简单的模糊控制算法,对于100个像素的阶跃激励,系统可在3 s内实现跟踪。     

基于虚拟现实的虚拟测试技术研究

对虚拟制造的含义进行了扩展，通过将虚拟现实仿真技术拓展到测试分析的一般领域，形成了基于虚拟现实的虚拟测试技术的概念，使得在由计算机软件生成的虚拟测试环境中对产品性能进行测试成为可能，并将其纳入虚拟制造的体系结构之中，以使其能够面向更加广泛的制造对象和过程。进一步探讨了基于虚拟现实的虚拟测试技术的体系结构和实现技术，分析了虚拟测试技术在虚拟制造的全生命周期中所能发挥的作用。对虚拟测试技术的应用前景进行了展望。     

绿色虚拟企业及其关键技术研究

绿色虚拟企业是为适应市场的快速变化和人类社会对可持续性发展的需要而提出的现代制造模式。本文在分析虚拟企业和绿色制造特点的基础上,提出了绿色虚拟企业概念,从绿色虚拟企业的目标、生命周期、运行环境和专题技术等方面,建立了绿色虚拟企业的体系结构,并对绿色虚拟企业合作伙伴的绿色评价及优化选择、绿色管理与控制、重构或解散后废旧产品的绿色处理等关键技术进行了深入研究。     

基于Multigen-creator/Vega平台的运动仿真研究

虚拟现实技术是一门集计算机技术、图形图像技术、多媒体技术、仿真技术、传感测量技术于一体的多学科交叉技术,可以生成使用户产生身临其境感觉的逼真虚拟环境.建立具有强烈真实感的仿真环境.文中以实验室环境下的铁路救援起重机的运动和工作过程为对象,研究并设计了一个真实工况下的桌面虚拟现实仿真系统,成功实现了起重机运动的仿真及实际工况环境的数字化和特效等功能.     

虚拟环境下基于非水平路面的智能自主汽车运动研究

在虚拟驾驶模拟系统中,智能自主汽车在非水平路面上的驾驶水平对于整个虚拟驾驶仿真系统的逼真性以及测试的可信性起着决定作用.在利用数据库技术存储非水平交通环境中道路信息的基础上,采用Creator软件搭建了适合实时仿真的非水平道路模型.分析了智能自主汽车的位姿变换,并利用碰撞检测原理阐述了智能自主汽车视觉信息的获取及其在非...