基于虚拟现实的外骨骼式远程康复系统

研制了一套3自由度外骨骼式远程康复系统,进行康复训练时,外骨骼系统可以带动人体上肢实现肩部的屈/伸运动、外摆/内收运动及肘部的屈/伸运动。应用虚拟现实技术制作了一个虚拟人和一个虚拟场景,虚拟人处于虚拟场景中,它可以跟随患者一起运动,并可以在虚拟场景中进行漫游,增加了康复训练的趣味性,可获得更好的康复效果。将网络技术应用于康复训练,设计了一套远程监控系统,医生可以通过虚拟人的运动对外骨骼的运动进行远程监控,进而了解患者手臂的运动,用虚拟人的运动再现患者的运动实现监控功能,克服了因使用摄像头视觉反馈系统而需要大量图像数据传输的弊端。     

基于人机工效学的人体建模和运动仿真

基于人机工效学的人体建模和运动仿真是虚拟现实技术中的研究热点之一。为使设计人员早在设初期就可评估人体工程因素和装配设计中的人体工学问题 ,本文介绍了人体模型的树层次结构及相关术语概念 ,根据反向运动学原理分析了虚拟人在完成抓取 /释放、坐立、下蹲等仿真过程中部件关联属性的特点和运行机理 ,最后讨论了在实现 RU L A姿势分析、NOISH提升分析和千卡 (Kcal)能量消耗方面的劳工模型及其运动仿真的具体运用     

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。     

虚拟现实技术在雷达结构设计中的应用研究

针对雷达结构设计中的装配干涉和维修性等方面的问题,将虚拟现实技术引入某型雷达结构设计过程,提出了应用虚拟现实技术进行雷达结构设计的流程.对所涉及的虚拟现实显示、外设集成等技术进行了剖析.最后在虚拟环境下对某型雷达转台进行了装配性和维修性分析,成功地发现设计中的问题并进行了改进.     

合理范围内显示器倾斜角度对头部舒适度的影响

结合计算机辅助人机工程学软件JACK,构建P95百分位虚拟人并进行实验设计,探讨坐姿状态下人视水平线上方、下方显示器设计时不同倾斜角度对头部舒适度的影响(以头部关节舒适度值作为依据)。实验时自变量为显示器倾斜角度,因变量为头部关节舒适度。实验结果显示:1)坐姿状态下,显示器中心在人视水平线上方时,当顶端固定,显示器倾斜角向偏离虚拟人眼的方向逐渐增大时,舒适性无明显变化;当底端固定,显示器倾斜角向虚拟人眼的方向逐渐靠近时,舒适性越来越差;2)坐姿状态下,显示器中心在人视水平线下方时,当顶端固定,显示器倾斜角向虚拟人眼的方向逐渐增大时,显示器倾斜角与舒适性成正比;反之,当底端固定,显示器倾斜角向偏离虚拟人眼的方向逐渐增大时,显示器倾斜角与舒适性成反比。     

上肢可达工作空间的重建

为提高虚拟人在人机工程可及性评估中的真实性,建立了七自由度人体上肢参数化运动模型,基于该模型可计算出上肢末端的所有空间可达点。为了消除可达点间存在大量重复、冗余的问题,进一步提出了点云边界优化处理的具体实施算法,将其与逆向软件结合,实现了点云边界的曲面重构。最后,将所得的三维可及空间模型绑定于虚拟人体,通过驱动虚拟人进行静态或动态可及性评估,为各类操作器件的合理布局提供修改依据。     

民航机务维修工作的虚拟人姿态生成技术

针对现阶段民航机务维修性验证分析中使用的虚拟人姿态生成技术存在效率低下、适用性较低等问题，提出一种基于多目标优化算法的虚拟人姿态生成方法。根据欧拉四元数运算规则建立虚拟人的骨架模型，通过给定的发动机设计布局确定维修的目标位置，综合考虑机务维修中的可达性、平衡性、关节转动范围以及视域范围因素构建各人机因素的约束目标函数，在此基础上运用粒子群算法对虚拟人姿态进行优化求解，实现虚拟人维修工作姿态的生成。验证实验结果表明，所提方法可以实现机务维修工作中目标作业点已知时虚拟人作业姿态的生成，拥有较好的有效性、适用性和可行性。     

VR技术在雷达转台结构设计中的应用研究

针对雷达转台结构设计中易出现装配干涉和维修性考虑不足等方面的问题,将虚拟现实技术引入设计过程,提出了应用虚拟现实技术进行雷达转台结构设计的流程。并对所涉及的虚拟现实显示、操作实时响应等技术进行了介绍。最后在虚拟环境下对某型雷达转台进行装配性和维修性分析,成功地发现设计中的问题并改进。     

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。     

工程机械管理中的VR与COM组件技术

叙述了虚拟现实技术的定义、组成及特点等概念,分析了虚拟现实技术在工程机械管理领域的主要应用,最后就基于虚拟现实环境的工程机械管理系统设计作了论述。并针对工程机械管理企业差异大,开发相应的管理系统繁杂、软件可重用性差的问题,探讨了基于组件技术的系统解决方案,提出了系统的组件化模型,为今后工程机械虚拟现实管理系统的开发提供了新的思路和方法。