基于参数化动作描述的虚拟维修过程仿真

在虚拟人执行维修动作的过程中,参数化动作描述起到了虚拟人动作和自 然语言维修指令之间的桥梁作用,是为了规范虚拟人执行维修任务动作。论文在参数化动作 描述和智能虚拟维修训练环境的基础上,构建了维修任务分解模型和动作库;以参数化动作 描述为基础,提出了用于3D 虚拟人维修动作仿真的虚拟维修实时执行层次结构。最后,通 过某型起落架维修任务对参数化动作和仿真架构可行性进行验证,结果表明,基于参数化动 作描述描述的动作库可以很方便的进行维修过程仿真。     

维修仿真中虚拟人动作数据库的研究与实现

通过在维修仿真中引入虚拟人技术,可以提高场景的逼真性、真实感,还有利于充分考虑人机工效学因素,这就要求实现对虚拟维修人员的动作控制与仿真。该文提出了一种基于过程分段和分层设计思想的虚拟人动作库,该动作库主要由动作层和动素层组成;基于位置／变迁Petri网设计并实现了动素层,基于面向对象的技术设计并实现了动作层,涵盖了绝大多数虚拟人执行维修操作的动作,基本满足了维修仿真的需求。最后,基于人体建模与仿真平台Jack,设计实现了一个电子舱的维修仿真实例,仿真和实验结果表明了所提方法简便易行,能够满足维修仿真的要求。     

面向机务虚拟维修训练的虚拟手操作设计

机务维修训练强调手部操作要素,针对虚拟维修过程中手部操作较简单且控制复杂的问题,提出一种基于基本维修作业分类的虚拟手操作仿真方法。基于层次化分解思想构建出新的分解策略,将机务维修任务分解为任务层、子任务层和基本维修作业层,并设计规则实现基本维修作业到虚拟手操作的映射,通过在3ds MAX中构建虚拟手仿真模型,利用骨骼动画技术实现虚拟手的控制,减轻虚拟手关节运动的控制负担,在自主开发的机务训练装备上进行虚拟手操作实验,以飞机电子舱门操作为例,验证方法的可行性和实用性。     

面向人素分析的虚拟维修系统的设计与实现

提高产品的维修性是当前产品开发的主要性能指标之一.在产品的维修性设计中,通过虚拟维修仿真过程的人素分析,可以有效地提高产品的维修性.据此,提出了一个面向人素分析的虚拟维修系统的结构框架,并基于虚拟人软件平台--Jack进行了系统实现.该系统可以在维修仿真过程中,控制虚拟人对虚拟样机进行维修操作,并进行在线分析和给出维修性的设计建议.以某型设备为例,对系统进行了实例验证.最后提出了进一步研究的工作.     

虚拟手抓握动作的Petri网模型及其仿真实现

虚拟手的运动建模是三维人机交互研究中的一个关键问题.虚拟人在执行维修作业的过程中,不可避免地需要徒手抓握操作对象或维修工具.为此,该文提出了一种基于位置/变迁Petri网的虚拟人手抓握动作模型.该方法以关节化虚拟手的几何建模和关节约束分析为基础,描述了抓握动作的Petri网模型,通过仿真循环叠代和关节插值计算,实现关节链上各个关节的运动控制,并基于面向对象的技术设计实现了典型抓握动作.最后,基于人体建模与仿真软件Jack,设计并实现了一个虚拟手抓握动作的Petri网,仿真和实验结果表明所述方法简便易行,能够满足虚拟维修作业的要求.     

基于JACK的民机维修任务仿真及人机工效评估

在民用飞机产品的设计阶段考虑产品的可维修性,利用JACK软件对机务维修任务进行虚拟仿真以及对维修的舒适性、可达性、可视性进行人机工效评估,验证产品的可维修性并提出改进性的维修意见。首先将基于人机工效学设计的发动机UG模型导入JACK软件中创建分析对象;然后基于JACK建立虚拟人体模型,将虚拟人、维修对象导入三维虚拟环境中,并在任务仿真模块中完成维修任务的仿真;最后利用JACK软件的人机工效评估工具对维修任务仿真结果进行评估验证产品的可维修性及提出改进性的维修意见,这样既降低了飞机的维修成本,又验证了产品的可维修性。     

VRML中虚拟人动作描述的研究

虚拟人是虚拟场景中最为活跃的因素,但是虚拟人的动作却不能由用户灵活的个性化的设计,为此设计了一个基于VRML的虚拟人动作描述语言(VHADL),采用H-Anim标准构建了虚拟人的模型,定义3个参照系使得用户更准确的描述动作、指定参数,使用反向动力学来确定肢体位置,并定义元动作和一些复合算子来合成复杂动作,最后给出了一个送咖啡的例子.     

基于虚拟人的导弹维修演示训练系统设计

针对导弹实装维修训练所面临的难题,基于微机平台,提出了结合虚拟现实技术和虚拟人技术进行导弹维修演示训练系统开发,给出了系统的框架体系结构,详细介绍了系统的主要功能模块,基于DI_Guy软件,结合动画软件基于动作数据读取方式实现了虚拟人的复杂动作生成与控制.系统直观、形象,对于维修训练系统开发具有重要的参考价值.     

维修仿真中虚拟手动作生成方法研究

在维修仿真中,虚拟维修人员的手部操作起着重要的作用,对维修活动中手部动作的实时、连贯生成问题进行研究。首先提出了一种内含解剖结构的虚拟手模型,然后在分析总结各类虚拟人运动控制算法的基础上,提出一种优先级阻尼IK方法,通过加入阻尼系数来克服传统IK算法无法处理奇异性、多目标冲突性的难题,并利用雅可比矩阵的正交投影来处理多目标约束条件下的手部动作生成,实现IK算法的进一步扩展。最后对虚拟手的指向、握和捏动作进行实际验证,证明所提方法的有效性和健壮性。     

虚拟维修通用仿真软件系统的设计

针对目前装备维修保障的现状，基于高层三维图形开发环境，开发设计一套虚拟维修仿真系统，适用于各种装备的虚拟维修训练仿真。通过MultiGen Creator建立三维的装备实体模型，利用C＋＋编程，调用Vega API函数，开发仿真程序。从系统开发软件入手，给出了虚拟维修系统框架结构，并通过模型建立、虚拟人控制、程序控制实现和视景驱动控制进行虚拟维修系统的开发。通过对诸多方面进行逐步分析与设计，给出了进行虚拟维修训练开发关键技术解决方案，并将该方法成功应用于某型导弹的虚拟实验室。     

基于虚拟维修仿真的体力疲劳恢复方法研究

在维修过程中,人体可能会因作业劳动强度过大产生疲劳,合理地安排休息时间是恢复人体疲劳的主要方法之一.介绍了一种基于虚拟人维修作业仿真确定休息时间的方法.首先将维修作业分解成一系列可执行的动作单元,累计计算每个执行动作单元的能量代谢,并将累计结果作为完成作业所需要的能耗,然后根据避免人体产生累计疲劳的准则,计算出维修作业中的休息时间和休息次数,并以空间站电池维修为例,在Jack平台上对该方法进行了仿真.     

一个面向维修工程的虚拟人素分析系统软件框架

在工业产品、武器装备的维修性设计中，用虚拟现实技术进行人素分析，可以有效地提高产品的可维修性。该文提出了一个虚拟人素分析软件框架，并在此基础上，基于虚拟人平台—Jack，设计实现了一个虚拟人素分析系统。该系统根据给定的虚拟人体模型和虚拟样机进行人素分析并产生人素分析报告。该软件实现了维修仿真过程建模，以及基于维修仿真过程的人素分析功能，给用户提供了一个高效的分析环境。软件系统的应用实例研究表明，该文提出的软件框架是合理有效的。     

基于P-Agent的虚拟维修样机交互特性建模方法

为了有效提高虚拟维修仿真中的虚拟维修样机部件的实时和自然的交互方式,根据虚拟维修仿真需求和交互支持,提出了基于P-Agent的虚拟维修样机交互特性建模方法.给出了P-Agent的定义与交互模型的定义,围绕虚拟维修中交互的实时性和自然性两大要素展开研究,对通信过程中的交互方式进行了设计,针对通信原语无法支持自然交互存在的不足,对通信原语进行了扩充,使其能够支持P-Agent之间更高层次、更复杂、更多交互协作的交互.仿真过程表明,应用改进的建模方法可以实现良好自然的交互,能够满足实时的虚拟维修仿真交互,具有通用性.     

面向虚拟维修训练的自抓取虚拟手交互行为构建

针对当前维护训练模拟器（MTD）不能很好地向受训者展示飞机维修过程中的具体维修动作的问题,构建一种自抓取的虚拟手与相应的交互行为,以提高机务培训质量。通过分析维修的基本动作要素,定义与构建基于蒙皮骨骼的虚拟手动作库;在场景漫游阶段,实时获取视角位置来驱动虚拟手运动,减轻场景漫游下的虚拟手控制负荷;在具体维修操作阶段,利用所提的交互行为算法,将虚拟手的位置自调节与骨骼动画osgCal相结合,通过调取动作库中的相应动作,完成具体的维修任务。实验结果表明,所提出的方法能较好地展现具体的维修操作,对于虚拟维修训练具有良好可用性。     

基于循环迭代的飞机虚拟拆装过程建模方法

将循环迭代法应用于飞机虚拟拆装,研究飞机的拆装过程,提出一种基于循环迭代的虚拟拆装过程建模方法。结合飞机拆装过程动态循环的特性和虚拟人拆装行为并行相似的特点,建立虚拟人拆装行为参数化模型,规范虚拟人拆装行为的统一表达;在此基础上,分析虚拟人与部件的交互关系,构造虚拟人拆装行为、拆装次序、部件状态之间的迭代函数,建立虚拟拆装过程模型,实现虚拟人拆装行为的参数化描述和部件拆装过程的表达。以分布式虚拟维修训练平台中的集中故障显示接口组件拆装为例,对该方法进行仿真验证和比对,结果表明,以虚拟人拆装行为变化表示的部件状态变化使部件的拆装更易于表达,拆装训练效率有所提高。     

虚拟环境下公安执法动作运动交互模型研究

目前公安执法动作训练过程中存在突发状况无法充分模拟,多种执法场景难以同时快速搭建,受训人员易造成身体损伤等问题,虚拟仿真训练可有效满足训练科学化、实战化的要求.虚拟执法人员是执法动作虚拟训练中的重要组成部分,为了实现更佳的沉浸效果,满足实战化需求,提出了一种用于肢体运动交互的方法,搭建了肢体交互骨架模型,分析了关节的运动规则,设计了运动算法,实现了运动仿真系统的交互结构,最终利用3ds MAX、Muhigen Creator、Vega和C语言编程实现了虚拟人运动仿真控制,为虚拟人在公安执法动作训练应用方面提供了一条有效途径.     

虚拟人的心理尺度空间仿真

虚拟场景中,碰撞检测功能已普遍存在.但对人体心理尺度空间问题,涉及尚未碰撞的形体之间的相互关系,目前的虚拟人构建中,很少涉及这一问题.该文将人体心理尺度空间模型引入虚拟人中,运用虚拟现实建模语言（VRML）及其对JAVA脚本的支持功能,通过集成文字提示、空间声音、动作反应的方法,仿真了操作者在虚拟场景中漫游时虚拟人的心理尺度空间问题.该模型扩展了虚拟场景中虚拟人的交互功能,使其行为模式更接近实际生活情形.该模型可应用于各种虚拟场景中.     

基于弱化Agent的虚拟维修样机行为建模方法

为了建立具有行为和反应能力的虚拟维修样机行为模型,真正体现虚拟样机的模型特征,引入基于弱化Agent的建模方法对虚拟维修样机进行行为建模。给出了弱化Agent的特点和行为定义模式,研究了虚拟维修环境下行为模型的表示,行为模型的划分和行为模型的输出,给出了行为建模的具体实现过程,并把上述方法应用于某大型设备虚拟维修样机模型的行为建模中。通过应用实例可以看出应用此方法进行虚拟维修样机的行为建模极大的减少了虚拟维修样机与虚拟环境的交互数据量,可以很好的满足虚拟维修仿真实时性的应用要求。     

基于流演算的智能虚拟人模型研究与实现*

在研究流演算理论及其实现语言FLUX的基础上,将流演算与虚拟现实技术中的虚拟人相结合,提出了一个基于目标驱动的、有自主行动能力的虚拟人模型。设计了动作检测模块,同时使用了动作队列,根据动作检测的结果来决定是否执行下一个动作,使虚拟人可以针对动态变化的虚拟环境进行有效的行动规划。利用此模型可以快速构建出一个在不完全可知的虚拟环境中通过感知到的有限信息进行实时的、自主行动推理的智能虚拟人。最后,实现了办公室场景中智能虚拟人行动推理系统。     

装甲兵虚拟兵力战术对抗动作参数建模方法

阐述了一种基于BP神经网络模型的装甲兵虚拟兵力战术对抗动作参数建模方法,将战术对抗动作分解为感知类动作、共享类动作、决策类动作、指挥类动作、打击类动作,动作参数包括延迟时间和准确率,并通过分析不同类动作各参数的影响因素,构建样本库,建立并训练BP神经网络模型,进行参数数值计算,将计算得到的动作参数数值加载到虚拟兵力战术对抗动作参数中,完成对虚拟兵力战术对抗动作参数的建模.上述方法解决了现有技术中虚拟兵力战术对抗动作延迟时间及动作准确度设置不合理,导致的对抗训练过程中训练场景不真实,实际训练效果不理想等问题,使虚拟兵力动作参数建模更合理,对抗训练过程中训练场景更加贴近实际.