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机械产品虚拟装拆交互技术的研究与实现

绪玉花  
【摘要】:交互性是虚拟现实环境的关键特性,基于数据手套的虚拟手交互技术可以提供自然高效的人机交互方式,是虚拟现实人机交互技术研究中的一大热点。本文针对机械产品装拆的实际需求,将虚拟手技术应用于机械产品的虚拟装拆,对虚拟手建模、虚拟手势的定义与识别、虚拟装拆过程中的碰撞检测与装配约束导航等关键技术进行了深入研究,开发了基于数据手套交互的机械产品虚拟装拆原型系统。论文的主要工作如下: (1)根据人手的生理骨骼特征以及运动特点,建立了虚拟手的运动学模型。同时,为实现对虚拟手的运动控制,建立了数据手套、位置跟踪器与虚拟手之间的运动映射关系,实现了虚拟手运动过程中的位置控制; (2)根据通用机械零件的结构特征以及人手抓取零件时的手势特征,针对机械产品四大主要类型的通用零件分别给出了抓取手势的定义,提出了虚拟手势识别及稳定抓取的算法; (3)对虚拟装拆过程中的碰撞检测以及装配约束导航提出了具体的解决方案,并根据干涉深度实现触觉反馈功能,为用户提供了基于触觉的力反馈信息; (4)以SolidWorks作为建模工具以及虚拟装拆平台,应用Visual Studio,CyberGloveSDK和FASTRAK SDK,开发了基于数据手套交互的机械产品虚拟装拆原型系统,并应用典型机械产品进行了实例验证。


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