Master-slave robot force telepresence technology

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｏｂｏｔｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｗｏｍａｊｏｒｐａｒｔｓ :ｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄａｎｄｔｈｅｓｌａｖｅ .Ｔｈｅｍａｓｔｅｒ,ｗｈｉｃｈｉｓｓｏｍｅｔｉｍｅｓｃａｌｌｅｄｈａｎｄｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ,ｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｃｏｍｍａｎｄｓｔｏｔｈｅｓｌａｖｅｒｏｂｏｔ.Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｆｅｄｆｏｒｗａｒｄｆｒｏｍｔｈｅｈａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｔｈｅｓｌａｖｅａ…     

面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统

为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.     

增强现实技术在建筑设计仿真中的应用

基于虚拟现实技术的建筑设计仿真技术,在仿真时需对建筑设计本身及周边环境进行大量建模,并且周边环境的模型与真实环境相比存在失真。本文提出基于增强现实技术的建筑设计仿真技术,通过增强现实技术中的真实对象位置姿态跟踪技术及虚实融合技术,将建筑设计三维模型在真实世界中注册,并与真实的建筑周边环境融合。实验结果表明,该方法在技术上可行,并能有效避免建筑设计仿真过程中对周边环境的建模,同时保证在仿真结果中周边环境的真实性,有利于设计师对建筑设计方案做出更合理的评估。     

CATIA环境下船舶机舱虚拟环境的构建

在CATIA环境下,探讨了基于虚拟样机的船舶主动力装置机械领域仿真及其实现方法,完成了主动力装置部件三维实体建模。用视景生成、三维建模及纹理映射基础理论,实现了CATIA环境下基于虚拟样机的船舶主动力装置机械领域仿真。主要包括：部件建模、纹理贴图及材质处理、虚拟环境的构建,并以实船的动力装置设计为实进行了验证,构建了机舱虚拟环境。     

基于虚拟现实语言的机器人三维仿真系统软件

结合虚拟现实技术的软件平台VRML语言,对机器人三维仿真模型进行了分析和建模;用VRML语言和JAVA语言编写了一个三维机器人仿真系统,对机器人运动学正问题、运动学逆问题、轨迹规划以及环境状况进行了三维仿真;对遥操作机器人的仿真进行了网络传输模拟,并对遥操作机器人与虚拟现实的技术结合的前景进行了展望。     

基于增强现实的数控仿真与监测系统

虚拟数控仿真与监测系统基本都是在计算机中实现的,用户是处于一个完全由计算机生成的虚拟加工仿真环境之中,无法同时获取真实加工视觉信息.而基于增强现实数控加工仿真与监测系统则是利用增强现实技术,将虚拟数控置于真实加工环境中来实现,这样可以兼容虚拟加工系统和真实数控加工系统的优点.文章简要介绍了增强现实的基本概念,针对虚拟数控系统的不足,提出了基于增强现实的数控仿真与监测系统,构建了系统的结构框架.     

基于Unity3D和Proteus平台的智能家居控制系统的设计与仿真

为提高智能家居控制系统的体验功能,基于Proteus和Unity3D开发平台构建了一个包含家居环境数据采集、通信控制和家居场景搭建的虚拟仿真系统.对该系统进行仿真应用表明,该系统不仅可以在Unity3D场景中显示Proteus平台采集的温度数据和门禁状态,而且也可以通过Unity3D交互界面控制Proteus平台中的硬件,即实现了双向控制; 因此,该系统可以为智能家居控制系统的设计及功能验证提供良好参考.     

基于虚拟现实技术的变电站三维场景仿真技术

介绍了变电站的三维场景建模方法,采用虚拟现实建模语言（VRML）建立了三维虚拟电气设备及虚拟变电站,并且通过VRML的Script节点调用Java程序实现了交互功能。应用三维图形技术为变电站仿真系统构造虚拟环境能大大提高变电站场景的真实感,同时,将电力系统仿真软件与虚拟变电站连接起来模拟变电站的各种运行状态,为变电站仿真培训工作带来技术飞跃。该系统不仅具有三维显示、实时交互及动态仿真等特点,还可以在PC机和Windows操作系统环境下运行,因此具有经济、高效、便于使用等优点。     

力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价

力觉临场感遥操作机器人系统是一种典型的人-机-环交互系统,临场感是遥操作的核心.如何评价力觉临场感遥操作机器人系统的操作性能即临场感程度,目前大多采用基于人机工效学的主观评价分析方法.通过建立力觉临场感遥操作机器人系统的二端口网络模型,对操作者在遥操作过程的感知和控制行为进行了分析,给出了虚拟阻抗的定义,以此为基础提出了可定量评价系统操作性能即力觉临场感程度的阻抗比较法.利用阻抗比较方法对现有的4种不同反馈控制结构遥操作机器人的操作性能作了分析与评价.     

基于OpenAL的三维音效技术的研究

三维音效是一组声音效果的集合,用来加强由扬声器或耳机等声音输出设备所产生的立体感,或使听众产生一种错觉,即声音来自于三维空间的各个方位,包括听众的前后左右及上方、下方.在虚拟环境中,使用3D音效模拟音源的位置与运动,以物理运动学、物理声学、人的生理声学、心理声学等的研究成果为理论基础,以数字信号分析、处理、合成为实现手段,以耳机或扬声器为输出工具,实时合成能反映等效三维真实空间中运动物体特性的音频信号.讨论了三维音效的     

具有真实感的常用机构实时三维运动仿真微机系统

论述了如何在Ｗｉｎｄｏｗｓ９５（ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ）环境下,通过ＶｉｓａｕｌＣ＋＋调用ＯｐｅｎＧＬ图形库中的函数,开发出能实时处理具有真实感的三维图形的软件系统。将该系统与机构运动学理论相结合,根据常用机构几何参数建立数学模型后,对其进行参数化三维造型,实现常用机构三维实体的自动生成和实时三维动画处理,最后形成具有真实感的实时三维常用机构运动仿真微机系统。     

机器人辅助正骨手术系统虚拟环境精确建模方法

结合已经研制的机器人辅助正骨手术系统,研究在应用虚拟现实进行手术时,虚拟手术环境建模的实现.采用基于计算机图形和医学图像的混合建模方法对手术环境中复杂的机器人模型和患者、腿骨进行精确建模.利用建模工具Java3D和VTK开发机器人辅助正骨手术系统的三维虚拟环境模型及虚拟手术仿真系统.虚拟手术环境的精确建模,为在此基础上进行的手术培训、手术规划、手术预演和远程外科手术奠定了基础.     

沉浸式三维虚拟漫游技术研究

虚拟现实技术作为一门新兴的综合性信息技术,其在很多领域都发挥着不可或缺的作用。其中CAVE沉浸式虚拟系统,可以应用于任何具有沉浸感需求的虚拟仿真应用领域。针对CAVE系统研究并实现了在虚拟场景中的漫游交互,结合Multigen Creator和3DMAX来创建逼真的虚拟城镇场景,使用Vega建立漫游时所需的对象及其关联,然后通过无线手柄在该场景内实时漫游交互,最终实现了一个有三面投影面的CAVE沉浸式虚拟环境,并且可以在系统中进行实时的漫游交互,使用户有一种身临其境之感。     

人手到灵巧手指尖运动映射的实现

在人手到灵巧手的运动映射方面，人手和灵巧手在运动学上的异构现象造成了二者之 间运动映射的困难。本文研究灵巧手的抓持规划，通过主从操作来实现。提出了一种基 于虚拟手指的直角空间指尖运动映射方法实现人手到灵巧手的运动映射，以数据手套为人机 接口，测量手指的关节角度，建立手的运动学模型，根据运动学模型计算出指尖运动轨迹， 完成指尖在抓取过程中的运动学分析，记录指尖在直角坐标空间的运动轨迹，实现了人手和 灵巧手的三维运动仿真，完成了三维工作空间的可视化。在虚拟环境下，运动仿真验证了映 射算法，证明了其有效性。     

敏捷供弹系统虚拟样机技术

提出一套完整的大中口径舰炮敏捷供弹系统.应用三维实体建模软件PRO/E完成了整个供弹系统各个子系统的模型设计及建立;进行了装配检查,排除了零部件之间的干涉,完善了零部件设计;再利用PRO/E和ADAMS相结合,建立供弹系统各部分的驱动系统,并与实体模型结合,对此系统进行机构的运动学、动力学和驱动系统仿真,对设计的可行性和合理性进行进一步检验.建立了一个完整的大中口径舰炮敏捷供弹系统虚拟样机,为供弹系统的进一步深入研究以及实际生产提供了坚实的基础;同时给军械设计研发提供了一条高效率、低成本的方法.     

基于视景仿真的光电经纬仪模拟训练器

研究了一种用于光电经纬仪模拟训练的三维可视化视景仿真系统的实现方法,介绍了模拟训练系统的组成及虚拟环境中视景表示与生成方法。采用Visual C++和OpenGL编程技术实现目标飞行场景立体仿真、飞行轨迹实时显示。运用OpenGL函数库研究了目标跟踪场景仿真模型的建模方法、特殊效果产生技术、模型的数据驱动及视点变化技术。在实现目标三维飞行场景实时显示的同时进行人机交互控制,最终可从任意距离和各个不同角度实现飞行器飞行、操作手模拟跟踪的视景仿真。     

月球探测机器人及其关键技术浅析

参考国内外月球探测的现状,对月球探测机器人的关键技术进行了分析;根据月球探测机器人的任务要求,提出了开发我国月球探测机器人系统的具体实现方案,在该方案中,采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境,对月球机器人的静国学、运动学以及动力学进行仿真研究,为月球探测机器人结构参数、动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所;针对月面的复杂环境,提出建立一套智能传感系统的思想,从而实现机器人在复杂、未知的环境中的自主导航与控制。     

基于OpenGL的三维实体的开发与控制

三维实体的开发与控制是构建虚拟现实仿真环境的关键,对此进行了研究.给出了基于OpenGL三维实体的具体建模方法,包括规则实体合成,曲面实体的合成,三角形合成以及实体在场景中的六自由度控制法.以导弹为例详细描述了相应的编程实现过程.已被用于某实时空情仿真系统,在复杂场景中帧速率可达50fps以上,场景中模型的响应速度,逼真度和运动效果都达到了项目预期的要求.使用结果表明该方法所建模型在实时性,交互性,兼容性上具有明显的优势.     

苹果采摘机器人机械臂优化设计及仿真

为了提高苹果采摘机器人的收获空间和采摘效率,减小机械臂的操作空间和结构尺寸,以适应果树的非结构化环境,结合苹果果树的特点和生长环境,采用参数化分析方法,探讨了机器人基座高度、采摘距离与机械臂长度、转角和操作空间、工作空间之间的关系,优化了苹果采摘机械臂结构参数,在求解位移正逆解和雅克比矩阵基础上,通过ADAMS和MATLAB建立了集三维实体设计、动力学建模、PD控制于一体的交互式仿真系统.仿真结果表明,在满足果园采摘条件的前提下,该机械臂结构简单、紧凑,能收获目标区域内90.2%以上的果实,以最优结构尺寸获得了最佳收获空间.     

基于OpenGL的虚拟战场环境漫游系统

为了提高部队模拟训练水平，本文基于对战场环境的可视化分析，在Visual C 环境下．以通用标；住三维图形函数库OpenGL．为工具开发了一个虚拟战场环境漫游系统，仿真了作战真实感的虚拟现场．文中介绍了如何解决虚拟战场环境仿真应用中的一些关键技术，如战场场景的建模，战斗实体的绘制及运动控制，视点漫游技术的实现等