面向VR放置任务的自然手势交互时间的预测

为了在虚拟现实（virtual reality,VR）环境中准确模拟用户的放置任务和避免由交互设备抖动等因素导致的放置精度低的问题,利用自然手势进行交互,并提出一种基于改进Fitts定律的面向VR放置任务的自然手势交互时间的预测方法。首先,构建了“手势交互—VR环境—VR交互任务”的交互逻辑,建立了自然手势与交互任务之间的语义映射关系;其次,根据自然手势设计原则,进行了面向VR放置任务的自然手势交互实验;然后,结合VR放置任务的特点,将移动距离、目标物容差和移动物体大小融入经典Fitts定律,建立了基于改进Fitts定律的自然手势交互时间预测模型;最后,对实验数据进行回归分析。回归分析结果显示：基于经典Fitts定律拟合得到的相关系数R²=0.515,交互时间的预测值与真实值存在较大偏差,表明经典Fitts定律不适用于面向VR放置任务的自然手势交互时间的预测;基于改进Fitts定律拟合得到的相关系数R²=0.970,交互时间的预测值与真实值相吻合,表明改进Fitts定律具有良好的适用性,可准确预测面向VR放置任务的自然手势交互时间。研究结果丰富了VR交互方式,并可为VR环境中人机交互界面的设计提供指导。     

基于虚拟仿真与TRIZ的产品人机工程问题解决方法研究

为了快速准确地解决产品的人机工程问题,提升产品的人机性能,提出了一种基于虚拟仿真与TRIZ （Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,发明问题解决理论）的人机工程问题解决方法。首先,利用虚拟仿真工具对产品的人机性能进行评估,根据所得的人体数据进行产品区域关联,确定存在人机工程问题的产品区域,并利用功能模型和因果分析找到产生人机工程问题的根原因。然后,根据产品人机工程设计案例及专家问卷调查结果,构建TRIZ标准工程参数与人机工程设计准则关联表,并通过该关联表和TRIZ冲突分析工具获取可解决产品人机工程问题的设计方案;基于理想度概念,提出产品人机性能理想度评估方法,并对得到的设计方案进行评价,从而确定最佳设计方案。将提出的方法应用于电动曲线锯人机工程问题解决实例,既快速解决了问题,又提升了电动曲线锯的易用性。结果表明,所提出的方法能够提高产品创新设计效率及其人机性能,可为产品人机工程问题的解决提供一种新思路。     

基于CFD-DEM耦合的水平井PDC钻头水力结构研究

钻采深层页岩气的水平井段多为泥岩、页岩等黏性地层,为提高钻井效率和减少钻头泥包的发生,必须保证井底岩屑被快速运移,这对PDC （polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片）钻头的水力结构提出了要求。为此,基于CFD-DEM （computational fluid dynamics-discrete element method,计算流体动力学-离散单元法）耦合方法,对水平井PDC钻头井底流场进行数值模拟分析,并以岩屑滞留量和岩屑运移比作为评价指标,对直径为152.4 mm的五刀翼PDC钻头的流道形状、喷嘴数量、喷嘴排布方式及喷嘴直径等水力结构参数进行分析。最后,对水力结构改进后的PDC钻头进行现场应用。数值模拟结果表明：流道形状为抛物线型的PDC钻头具有更好的携岩性能;在总喷射面积相同的情况下,PDC钻头应采用较少数量的喷嘴;喷嘴等径排布的PDC钻头的携岩性能优于非等径排布的;在一定范围内,适量减小PDC钻头喷嘴直径有利于岩屑运移。现场应用结果表明,在同区块、同地层的多个水平井段钻进时,水力结构改进后PDC钻头的钻井效率更高。研究结果可为PDC钻头结构优化提供参考。     

基于BLE和Wi-Fi的建筑能耗监测系统设计

针对传统建筑能耗监测系统存在采集单元功耗高和布线复杂的问题,设计了一种低功耗的无线监测系统。所设计的监测系统包括采集单元、集中器、监测中心和通信网络四部分。其中：采集单元主要由计量电路和BLE（Bluetooth low energy,低功耗蓝牙）通信电路组成,其通过计量电路采集用电设备的能耗数据,并通过BLE通信电路将处理好的能耗数据发送至集中器;集中器主要由BLE通信电路和Wi-Fi通信电路组成,其通过BLE通信电路接收采集单元计量的能耗数据并进行整合、处理,然后通过Wi-Fi通信电路将能耗数据转发至监测中心;监测中心采用B/S（browser/server,浏览器/服务器）架构进行设计,其通过监测界面显示能耗数据并将数据保存在数据库中。所设计的监测系统通过采用BLE和Wi-Fi的通信方式降低了采集单元的运行功耗和布线复杂度,并延长了通信距离;基于B/S架构设计的监测中心可实现跨平台运行,提高了系统的灵活性。测试结果表明,所设计的监测系统的计量偏差率低于5%,通信成功率高于98%,且能够及时监测用电设备的耗能状况,具有较高的实用价值。     

基于IGPS和麦克纳姆轮的AGV导航控制系统设计

目前常规使用的舵轮和差速轮自动导引车（automated guided vehicle,AGV）的精度和灵活性低,无法满足在大型高端产品装配过程中精确定位和导航的要求。为了进一步提高AGV的导航精度和柔性,提出了一种基于IGPS （indoor global positioning system,室内全球定位系统）和麦克纳姆轮的AGV高精度导航控制系统。首先通过IGPS高精度定位和坐标计算获取IGPS接收器的位置坐标,其次采用车体中心提取算法和坐标转换矩阵实现接收器坐标位置到车体中心坐标的转换,最后通过对全向移动AGV的建模,采用模糊PI控制方法对AGV的路径偏差进行纠正,实现AGV的精确定位和循迹导航。利用Simulink对模糊PI控制和传统PI控制进行仿真分析,结果表明,相对于传统PI控制,模糊PI控制响应速度快,调整曲线更平滑。同时,在基于IGPS的AGV试验平台进行试验,采用激光跟踪仪对AGV重复定位位置进行测量,结果显示定位精度达到±0.2 mm。研究结果对提高AGV的高精度定位能力具有借鉴意义,也为后续可移动机器人加工模式的研究提供参考。     

基于RIR-MOO的定制产品优化设计方法研究

大规模定制是未来产品制造的发展方向,以低成本快速响应客户的个性化需求是定制产品设计的关键。以往对定制产品设计的研究缺少从个性化需求到产品参数的流程化设计指导方法,无法从定制产品个性化的客户需求出发,快速地关联设计目标并指导产品参数的设计。为此,提出了基于RIR-MOO （relative importance ratings and multi-objective optimization,相对重要性等级-多目标优化）的定制产品优化设计方法,从客户需求出发,将关键需求映射到相关的设计目标,再通过多目标优化（multi-objective optimization,MOO）方法快速求解产品参数,实现定制产品的快速响应和优化设计。首先,针对模糊、动态变化的客户需求,利用加权区间粗糙集分析方法对客户需求进行客观分析,排除争议性大的模糊需求,同时计算不同客户需求的相对权重,得到其相对重要性等级（relative importance ratings,RIR）;然后,提出一种基于转换矩阵的客户需求与设计目标关联的方法,根据关键需求与设计目标的关联度以及关键需求的RIR,对关键需求与设计目标进行匹配,实现关键需求到设计目标的转换;最后,基于MOO方法对设计目标对应的产品参数进行优化设计,实现约束条件下定制产品的多目标优化。以汽车发动机活塞机构优化设计为例,对基于RIR-MOO的优化设计方法的可行性进行验证。结果表明,所提出的方法可以快速响应定制产品的客户需求并指导其优化设计,可为定制化产品制造企业提供指导。     

基于认知取向的虚拟团队整合研究新趋势

对有关虚拟团队的理论研究进行了综合,提出虚拟团队的研究有技术取向、行为取向和认知取向3种主要的研究思路。3种不同的研究取向越来越趋于整合发展。基于认知取向,结合技术取向和认知取向的研究能为虚拟团队研究提供更加良好的整合思路,对于揭示虚拟团队行为过程的本质,解释高绩效团队内在机制具有重要的理论价值和实践意义。     

基于受众认知行为的网络广告研究综述

以网络广告信息传导与受众心理行为反应模式的各个关键环节为线索,对网络广告的国内外研究现状进行梳理.分析了媒体广告呈现、感官非自愿接收广告、引发注意(外源性因素,内源性因素)、感知理解、形成态度,以及用户行为等六个方面的研究成果及所存在的问题.最后展望了网络广告未来可以开展研究的方向、内容和方法.     

一种可重构的空间开/闭链6R移动并联机构的设计与分析

移动并联机构的结构和运动模式对其移动性能的影响较大,而传统移动并联机构无法通过切换运动模式来适应复杂的地形环境。为提高移动并联机构的地形适应能力,以平面开/闭链6R（转动副）机构为基本单元,设计了一种可重构的空间开/闭链6R移动并联机构。通过控制单环6R机构的打开与闭合,该可重构移动并联机构可实现3种运动模式。其中,折叠模式时用于携带与储运;足式越障模式时可通过调节转动副角度来适应地面行走;滚动模式时可通过杆件的交替铺展支撑来实现在平面、凹凸或松软地面上的滚动。通过对可重构的空间开/闭链6R移动并联机构进行自由度分析和驱动配置,建立了该机构的运动学模型,并对其足式越障性能以及滚动模式在多种地形下的可行性进行分析。最后通过仿真分析来验证该机构的结构设计及其运动学模型的正确性。结果表明,可重构的空间开/闭链6R移动并联机构的3种运动模式均具有可行性和有效性,其稳定性和环境适应能力较为优良。研究结果为可重构移动机构的设计提供了参考。     

基于VR技术的液压多路阀虚拟装配系统研究

以VR技术为核心,针对当前工程机械维修培训现状,在CAD技术基础上,设计构建液压多路阀虚拟装配系统。首先由UG、3Ds MAX建造多路阀零部件的三维实体模型并导入Virtools平台,然后重点研究互动装配实现过程的几项关键技术,最终完成交互式的多路阀虚拟装配系统。实践结果表明:该系统具有真实感强、交互性好、应用面广的特点,能够满足工厂培训和学校教学的需求。     

基于MapReduce实现空间查询的研究

为了解决原有单机空间数据库管理系统在存储能力、计算能力和可扩展能力上的不足,在分布式文件系统的基础上设计并实现了一种基于并行计算框架MapReduce的空间矢量数据管理系统Meadow,并重点讨论了利用MapReduce并行处理空间查询的数据分割方法、副本避免方法及关键算法的设计策略,最后给出了定量的分析和论证。实验表明,相对于单机Oracle Spatial,利用MapReduce并行处理空间查询的方法具有良好的性能和近似线性的加速比。实验结果也验证了MapReduce在诸如空间数据管理系统这种基于小规模集群的计算密集型应用中同样具有良好的性能。     

基于虚拟仪器的微机械加工精密工作台

本文对一个基于虚拟仪器的微机械加工精密工作台的总体设计思想,系统的硬件组成及软件设计进行了系统的论述,并给出了实现方案.     

Research on resource allocation of virtual cluster based on QoS

为了有效实现基于虚拟机技术的高性能计算环境资源调度与分配,以满足用户不同服务质量请求,提出了一种动态可调节的资源分配策略.该策略以用户任务被放缓程度为核心指标,并允许用户根据该指标提出相应的服务质量约束,从资源提供者的角度保证了用户获得相关服务的开销最低,同时总的资源收益最大.对该分配模式下的静态资源分配问题进行了形式化的描述,并结合该策略提出混合背包算法.实验结果表明:面对大规模应用时,该算法较其它一般性算法更易得到效能较优的资源分配方案.     

网络化虚拟仪器对变频器系统的测试与研究

随着计算机技术、网络技术的飞速发展，网络化虚拟仪器在其推动下出现了。网络化虚拟仪器的出现极大拓宽了仪器的应用领域，它使网络实实在在的介入了整个现代测量得全过程，利用现有的Internet资源和企业的内部的网络拓扑，从而十分方便的组建测试网络，实现企业网络和Internet互连，使人们可以在任何时间任何地点实时获取到测量信息，可以应用于组建工厂自动化系统，实现了对变频器的在线的远距离测量和控制。     

基于Multi-Agent的协同设计中虚拟环境感知研究

在现代机电产品设计过程中,要求采取快捷灵活的行动方式。随着虚拟现实技术的发展, 研究协同虚拟产品设计成为CAD/CAM的重要课题之一。结合协同虚拟设计原型系统(cooperative virtual production design, CVPD),提出了一种新的基于Multi-Agent的虚拟环境感知体系结构,给出离散系统神经网络的算法,并以动态多光标为例,解决用户自定义虚拟感知结构的实现方式。该结构提高了协同虚拟设计感知能力和工作效率。     

基于LED背景墙的电影虚拟化制作中摄影机跟踪技术研究

电影虚拟化制作技术是近年来提出的一种新型影视制作技术,随着其发展和创作需求的提升,电影虚拟化制作不断推陈出新,制作方式也由最初的基于绿幕的虚拟化制作发展到近两年最新提出的概念——基于LED背景墙的虚拟化制作技术.摄影机跟踪系统是虚拟化制作的前提,本文依托北京电影学院影视技术系与青年电影制片厂联合建设的LED电影虚拟化制...     

基于虚拟力场的海洋涡旋空间显著形状提取算法及应用

基于海洋涡旋表面形态特征和"虚拟力场的形状提取方法",提出了一种海洋遥感图像涡旋空间显著形状提取自动检测方法.首先采用常规检测算子对海洋遥感影像进行涡旋边缘的提取,并对其进行矢量化,继之在涡旋边缘进行参数化的基础上分析计算作用于边缘曲线之间的吸引力和融化力,最后采用一定的优化策略经过逐次迭代自动提取海洋涡旋的显著形状,并以多景不同来源的遥感影像为例,进行了各种海洋涡旋空间形状定量提取的实例研究,验证了该方法对于形态非常复杂的涡旋识别与提取的有效性.     

基于虚拟试验箱的康复手势识别算法研究

研究了基于自主研发的手部康复训练系统的康复手势识别方法。针对现有手势识别算法识别手势过于单一、不具备针对性的问题,通过对手部功能障碍患者的手部运动及控制力的分析,提出了一种新的基于虚拟试验箱的康复手势识别算法。该算法的核心是利用摄像头捕捉不同的康复手势,并通过辅助训练标志板来实现手和辅助康复器械定位。基于改进的形状上下文识别算法的处理器实现了康复手势识别功能,并进一步控制虚拟场景中的物体做出相应的反应。该算法可以完成推、拉、悬垂、托举、二指捏等典型康复手势的准确识别,并与现有的手势识别算法进行了准确的对比。实验结果表明,该算法在识别率上有一定的提高,并且在识别的手势上更具有针对性。