力反馈陀螺解调线路设计

自动驾驶仪采用速率陀螺作为角速率敏感元件，该速率陀螺方案通过速率积分陀螺仪和力反馈回路实现。介绍了力反馈回路及采样电路的设计，对其中各个环节进行了分析。     

基于FreeForm系统的玩偶设计开发

传统的玩偶玩具设计基于油泥雕刻的方法,作者研究了一种基于"虚拟油泥"和"力反馈技术"的全新三维建模工具--触觉式虚拟设计系统FreeForm,概述了其基本设计原理和核心技术,详述了使用FreeForm系统设计开发玩偶玩具的具体过程,最后对比传统方法总结出FreeForm系统在玩具开发设计中具有造型任意、人机交互良好、设计过程绿色化、设计过程可逆等诸多优势.     

面向虚拟介入手术的电磁力反馈模型的设计与仿真

为满足虚拟血管介入手术中力触觉反馈的实时性和精准性,采用磁悬浮原理设计一种力反馈模型生成虚拟介入手术中的周向旋转力触觉.通过分析通电线圈磁场特性和介入手术操作模式,首先设计电磁线圈阵列的拓扑结构和手术器械模型;随后针对线圈阵列提出最优电流分配策略并进行仿真验证;最后通过模型融合方法构建力矩-电流预测模型.实验结果表明,该模型能以3％的误差、40 Hz的频率预测出电流,结合最优电流分配策略可对介入手术中的关键力反馈进行实时、精确还原.     

压差变化位移力反馈校正比例调速阀研究

提出一种新的流量控制原理，应用这一原理，仅用一位移力反馈型比例节流阀就可实现通过阀流量与压差变化无关的单调线性控制，间化了阀的结构，试验结果表明这种原理的比例流量阀具有较高的控制精度。     

一种提高基于线绳的力反馈设备显示阻抗范围的方法

提出一种通过动态调整线绳预紧力提高基于线绳的力反馈设备显示阻抗范围的方法．介绍了基于线绳的力反馈设备的基本结构, 从能量耗散的角度分析了线绳张力对设备显示高刚度虚拟物体时稳定性的影响,并分析线绳预紧力与力觉交互透明性之间的关系． 为同时满足稳定性和透明性的要求,根据设备操作末端与虚拟物体的接触状态,对线绳的预紧力进行动态调整．实验结果表明, 该方法能够在保持设备透明性的同时,有效提高其稳定性,从而提高设备显示的阻抗范围．     

虚拟手术仿真中人体软组织形变技术的研究

对虚拟手术仿真中人体软组织形变技术进行深入研究,利用OpenGL三维图形标准建立了基于质点-弹簧物理模型的虚拟人体软组织形变系统。围绕虚拟手术仿真中人体软组织形变的逼真度和实时性两大要素展开研究,通过对比四边形网格结构提出了改进的基于质点-弹簧模型的正六边形几何拓扑结构,并对软组织形变动力学模型及其数值积分算法、软组织形变力反馈计算模型进行了讨论,针对以往的虚拟手术器械与软组织表面接触时作用点的最近邻质点求取算法存在的不足,提出了改进的求取算法。实验结果表明,改进的算法在模拟软组织形变时具有较好的稳定性和实时性。     

线控转向系统力反馈的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况.首先建立了包括驾驶员在内的转向盘力反馈模型.提出的路感控制策略包括上层控制策略和下层控制策略.上层控制策略中转向盘回正力矩建模为扭杆弹簧施加的回复力矩,与转向盘转角成线性;下层控制策略对电机电流进行比例积分控制.最后研究了不同驾驶员模型比例系数,积分系数和电流比例积分控制的比例系数,积分系数对转向盘转角跟踪性能的影响.结果表明,遗传算法优化得到的这四个参数,可使得驾驶员较好跟踪转向盘转角,路感电机电流较好跟踪目标电流,实现较好的力反馈.     

采用MEMS传感器感知的虚拟现实射击识别设备与系统EI北大核心CSCD

射击影院是虚拟现实影院最流行的一种形式,其核心组件之一是射击识别系统.为了解决现有虚拟现实影院射击识别系统成本高、交互范围受限等问题,设计了一种射击游戏枪,并提出一个将虚实枪融合的交互射击系统.首先采用3D打印技术设计制作基于微机电系统(MEMS)传感器的交互枪,通过MEMS传感器获取枪身的姿态,结合Kinect获取的枪身空间位置、建立的虚实空间坐标系和转换映射关系确定用户的射击位置,以及射击方向;然后利用Kinect获取的用户视点位置将虚拟场景进行基于视点的渲染,使用户看到虚拟枪图像与实体枪重叠,从而产生手握虚拟枪的错觉.结合文中设计的后坐力模拟装置,在游戏过程中根据虚拟枪的不同枪型调整实体枪的后坐力力度、射速以及屏幕准星抖动范围.配合场景特效及音效,让用户将注意力集中在游戏内容和虚拟枪上,体验身临其境的射击效果.实验和用户生理电数据采集分析表明,与已有系统相比,文中系统更容易被用户接受,用户体验更佳.     

基于Σ-Δ调制技术的微加速度计系统研究

论述了Σ-Δ调制器的基本原理,将Σ-Δ调制技术应用于微加速度计系统,设计了一种新型的微加速度计,建立了系统模型。并对系统的频率特性进行了分析,表明基于该技术的微加速度计系统在工作频段内噪声能够得到有效的消除,且具有近似的线性相位。