基于力反饋器的質點壓力物理建模及其仿真.pdf

1、長期以來，人們對虛擬現實技術的研究和應用主要集中在視覺和聽覺模擬上。近年來，隨著計算機科學和機器人技術的不斷發(fā)展與進步，虛擬現實技術中的力覺交互技術逐漸成為新的國內外研究熱點，得到了前所未有的重視。許多發(fā)達國家在這方面開展了大量研究，目前國外已出現商品化的力覺交互設備。相比之下，目前國內對虛擬現實技術的研究與應用都尚處于起步階段，尤其是在力覺交互技術方面與國外有著相當大的差距。 本文首先介紹了虛擬現實技術中力覺交互技術的概念以及

2、國內外研究現狀，探討了目前在領域內實現人機力覺交互的方法和原理。提出了本文的主要研究內容：建立一套具有力反饋交互的虛擬操作面板，利用該面板可以操縱航天器的點火，發(fā)射以及復位，該系統(tǒng)的關鍵問題是改進點到面的碰撞檢測速度問題和解決力反饋數學建模問題。 為了保持視景畫面的逼真性和實時性，需要基于本系統(tǒng)對碰撞檢測算法進行優(yōu)化與改進。本文在分析AABB算法和OBB算法的基礎上，對AABB算法進行了改進，測試結果證明改進的算法的速度得到了提

3、高。 在力反饋物理建模方面，首先運用沖量定理和彈性恢復系數，求得質點剛體在二維空間碰撞后的運動狀態(tài)，然后結合庫侖定理，生成質點剛體有摩擦的碰撞力，并拓展到三維空間的虛擬環(huán)境中，計算非質點的虛擬剛體碰撞的力矩，再通過虛擬手靜力抓持力覺生成模型，將碰撞力和碰撞力矩作用到虛擬質點上，求得質點受到的沖擊力。再加上場力、阻尼力和慣性力，通過力反饋器將沖擊傳給用戶實現力反饋。使用該方法成功解決了本系統(tǒng)力反饋數學建模的問題，并通過與Popes