一种新型电触觉再现阵列的研制

触觉再现技术是遥操作智能机器人发展的急需。如何使操作者舒服有效地感受远地触觉信息是遥操作智能机器人研究中亟待解决的关键问题。论文在长期触觉再现实验研究的基础上提出了一种新型具有半圆头形刺激电极的电触觉再现阵列，实验表明，该电触觉再现阵列可以明显地改善操作者的电触觉感受，具有非常重要的应用价值。     

纹理触觉再现技术的研究现状及发展

物体一个非常重要的触觉特征是它具有表面纹理信息,人们可以通过触摸物体获得这种感觉.在虚拟现实或遥操作领域,将虚拟的或远地的物体的纹理信息再现并作用于操作者手部,不仅可以增强系统的临场感,而且可以帮助操作者识别不同特性的虚拟物体.触觉再现技术近几年已成为虚拟现实和遥操作领域研究的前沿技术,文中介绍了当今世界上仅有的几种可以再现纹理触觉的方法,并比较他们各自的优缺点.最后,指出纹理触觉再现技术的发展思路.     

水射流机器人触觉临场感再现技术研究

介绍了一种新型水射流机器人触觉再现技术.该技术采用水射流提供机器人临场感触觉再现所需的压力刺激,触点阵列各触点处有一个与压力水源相连的开口水射流喷头,喷头与压力水源之间有电磁阀控制水射流的通断,当需要通过触点阵列为操作者提供触觉感觉时,触觉阵列相应触点处的喷头即与压力水源连通并喷射压力水流,水射流在操作者的皮肤表面形成压力斜坡,从而使操作者获得触觉感觉,由于水流可以带走皮肤表面的能量,因此操作者皮肤表面水流接触处还将形成温度斜坡触觉.压力斜坡和温度斜坡共同作用可以为操作者提供压力温度融合触觉感觉.     

背指式指端电触觉再现装置及其性能评价

本文针对电触觉再现问题,指出了一种区别于跨指关节式结构的新型地电极背指式指端电触觉再现装置。实验表明,这种结构的电触觉再现装置,具有工作电流小、易于安装调试、触觉再现时人体感官感受并区分不同电触点的能力强等优点。本文还定义了评价背指式指端电触觉再现装置的性能指标函数,并结合实验作了详细分析探讨。     

力／触觉再现虚拟现实系统的实现方法研究

力／触觉再现技术通过提供给操作者作用力的感觉,极大地增强了虚拟现实系统的真实感,并且拓展了虚拟现实技术的应用领域。该文论述了由力／触觉设备、操作者和计算机仿真环境组成的力／触觉再现虚拟现实系统体系结构,分析了系统实现过程中需要着重注意的系统稳定性问题,包括操作系统引入误差、作用力计算刷新率和速度估算等。最后,结合Delta力／触觉设备,实现了基于PC机的力／触觉再现虚拟现实原型系统并进行了实验。对于力／触觉再现的深入研究具有指导意义。     

无线机器人电触觉再现装置的研制

论文介绍了一种基于时空双通道的无线机器人触觉临场感再现装置。该装置时间通道的刺激电流控制信号由MP3播放器通过音波播放的方式提供，空间通道的触点选通信号则由计算机通过无线遥控模块进行控制。电触觉再现装置在硬件上独立，与计算机无任何连线，功耗低，安全可靠，具有较高的应用价值。     

遥操作和虚拟操作的实时柔性触觉再现装置研究

针对遥操作和虚拟操作的需要，提出了一种新颖的基于弹性梁有效变形长度控制的柔性触觉感知再现方法，并研制了实时柔性触觉感知再现装置。该装置通过调节弹性梁的有效变形长度，快速控制弹性梁的刚度变化，从而使操作者实时地感知到虚拟操作或遥操作对象的刚度和柔软性，准确地识别对象的物理特性和分类。     

面向自然人机交互的力触觉再现方法综述

力触觉再现技术借助力触觉人机接口设备,提供了操作者与虚拟环境之间的力触觉交互,使得操作者能够主动地触摸、感知和操纵虚拟物体,从而有效增强了虚拟现实等系统的真实感和沉浸感,进一步拓展了虚拟现实等技术的应用领域。传统的穿戴式、力反馈操纵杆式力触觉再现设备在便携性、操作空间等方面存在局限性,随着计算机技术与消费电子的快速发展,面向自然交互的力触觉再现方法受到广泛的关注。评述了传统的穿戴式、力反馈操纵杆式力触觉再现设备后,重点阐述了非固定式和非接触式的两类面向自然交互的力触觉再现方法。在对比分析不同的力触觉再现方法之间的差异后,探讨了面向自然交互的力触觉再现方法的未来发展方向。     

基于复合帕尔贴模块热触觉再现装置研究

设计了一种基于复合帕尔贴模块的改进型温度触觉感知再现装置。首先分析了手指接触复合帕尔贴装置表面时的热传导过程,并根据热网络分析法建立了基于复合帕尔贴模块的热触觉感知模型;据此设计了一种通过控制复合帕尔贴模块表面温度变化来模拟温度触觉过程的装置,复合帕尔贴装置由两个20 mm×20 mm的帕尔贴模块重叠放置构成,通过对上下层帕尔贴模块输入电流分别控制,实现了比单层帕尔贴模块更为快速的升降温速率和更大工作温度区间;最后,通过热图标辨别实验,分析了将温度触觉感知再现应用于特殊人群导航的可行性。     

基于电致振动效应的大面积多模态触觉再现系统

因大面积、多模态(力触觉、视觉等)融合的触觉再现终端具有较高的沉浸感和交互真实感,已成为该领域研究热点。基于高压驱动源、ITO导电层、绝缘膜等产生的电致振动效应,结合光学手指位置检测模块以及LCD显示模块,实现了基于摩擦力控制的触觉再现和视觉再现融合的多模态人机系统。通过手指摩擦力等级区分实验和静态场景虚拟物体纹理感知实验,验证了该触觉再现系统的有效性和真实性。     

面向装配的跨零件特征造型的模型表示与实现

在产品设计中 ,许多典型的结构特征具有跨零件性 ,如螺钉、销联接等。在现代 CAD系统中 ,特征造型是面向单个零件的 ,在处理跨零件特征时不仅造型效率低 ,而且破坏了这类跨零件特征明确的工程意义。本文在研究这类特征内在的跨零件性、局部修改性及装配关系的基础上 ,将面向零件的特征造型向面向装配的跨零件特征造型延伸 ,提出了虚零件等概念 ,建立了其数学模型 ,表达了在装配建模时通过虚零件对装配对象实体模型自动进行局部修改的关系 ,根据这一模型提出了其实现技术。在自主开发的超人 CAD/ CAM软件和商业 CAD/ CAM系统 UG上开发了机械联接单元智能快速设计软件包。实践表明 ,提出的方法在创建跨零件特征造型时工程语意明确 ,具有高效性、方便性、自然性、智能性等特点 ,并且可以方便地同传统特征造型系统融合     

有限元分析建模知识表示及重用技术研究

鉴于传统有限元建模过程对相关知识处理与组织能力上的不足,没有建立有效机制,保障这些知识的可重用性。本文结合UG/KF提出了基于工程规则的有限元分析建模知识表示及知识重用方法。该方法借助知识表示语言UG/KF,以类的形式对产品有限元分析建模中的工程规则进行表示,满足了分析建模过程中知识管理的需要,并对有限元分析建模过程中的知识重用提供支持。该方法能较好地重复利用以往的建模知识与专家经验,从而提高有限元分析建模效率和质量。     

虚拟数控机床模型与实现

分析了虚拟制造技术研究现状和存在问题，对虚拟制造的体系结构、实现方法进行了深入的研究。建立了面向生产过程的虚拟制造体系，实现了与AutoCAD图形文件的交换、数控机床程序的识别和刀具轨迹的计算以及开放性的虚拟机床定义系统。使用户可以根据实际需要自由定义虚拟机床实现对制造工艺的仿真与验证。     

钣金零件的建模与工程图表达

鉴于钣金零件强度高、成本低等特点,以某典型钣金零件为例,基于Solidworks软件提出钣金零件的建模过程与工程图表达方案,并对钣金建模和工程图制作时需注意的问题进行阐述,以期为相关钣金的设计、工艺及其制造提供理论参考.     

分块矩阵在NURBS计算中的应用及实现

在应用NURBS进行曲面造型过程中,B样条基函数及其导数的计算经常出现而且需要准确快速地进行计算。在深入分析了deBoor-Cox公式的基础上,本文提出了一种分块矩阵的方法,应用该方法得出了任意次基函数及其任意阶导数的计算公式。与其他计算方法进行比较的结果可以看出该方法具有较好的通用性、高效性等优点。     

基于稀疏表示的视觉机器人运动目标跟踪研究*

针对分类器学习常常面临高维数据的问题,借助稀疏表示理论对目标样本多尺度Harr特征进行数据降维,构建朴素贝叶斯分类器进行目标正负样本的学习和更新,选择具有最大分类器响应值的样本作为目标的当前状态,实现了对运动目标的快速而有效的跟踪。实验结果表明该方法适用于机器人运动目标跟踪,在提高实时性的同时能保持一定的鲁棒性。     

精密滚珠丝杠磨削加工中热变形的计算分析

对精密滚珠丝杠磨削过程中形成的温度场进行理论分析和计算,给出了丝杠内部温度场的有限元计算方法,并对丝杠的热变形规律进行了分析总结。     

系统工程中WBS建模与实现的研究

阐述了基于系统工程的WBS工作分解结构的涵义及建立WBS模型的意义，主要从系统工程管理的设计、验证、制造、部署、保障、培训、操作和报废处理这8个基本功能出发，完成WBS模型定义，介绍了模型描述的内容及WBS的作用，最后对系统工程管理平台中WBS建模与实现模块的设计、实现进行了介绍。     

系统工程中WBS建模与实现的研究

阐述了基于系统工程的WBS工作分解结构的涵义及建立WBS模型的意义,主要从系统工程管理的设计、验证、制造、部署、保障、培训、操作和报废处理这8个基本功能出发,完成WBS模型定义,介绍了模型描述的内容及WBS的作用,最后对系统工程管理平台中WBS建模与实现模块的设计、实现进行了介绍.