虛擬現(xiàn)實技術(shù)在橋吊仿真訓(xùn)練器中的應(yīng)用.pdf

1、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的橋吊仿真訓(xùn)練器是集場景模型仿真、設(shè)備通訊、駕駛課程訓(xùn)練為一體的綜合性訓(xùn)練系統(tǒng)。本文以港口起重機(jī)裝卸集裝箱工作環(huán)境為研究背景，運用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)，研制開發(fā)了具有實時場景三維立體仿真、人機(jī)實時交互控制、定制訓(xùn)練課程等主要功能的橋吊仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，并提出了基于虛擬機(jī)器人的漫游引擎設(shè)計，運用狀態(tài)方程描述動力學(xué)模型以及碰撞檢測引擎平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，具有重要的實踐意義和參考價值。 本文結(jié)合橋吊起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，分析了

2、目前主要的三維建模技術(shù)和方法，采用一種基于3DMax軟件的建模方法。應(yīng)用了多紋理貼圖技術(shù)、LOD細(xì)節(jié)層次技術(shù)和優(yōu)化軟件WUModeler對模型進(jìn)行優(yōu)化和物理重心校正，大大降低了多邊形數(shù)量，提高運算和渲染效率。在動力學(xué)模型建模方面，以起重機(jī)各部分物理運動狀態(tài)分析的為基礎(chǔ)，建立了二維和三維空間的動力學(xué)方程，結(jié)合狀態(tài)方程進(jìn)行表示，并采用龍格庫塔四階法對狀態(tài)方程求解，對每個時刻模型的運動狀態(tài)進(jìn)行描述和輸出。虛擬漫游引擎是本文的重點，通過提出引入

3、虛擬機(jī)器人模型來設(shè)計實現(xiàn)，主要設(shè)計了漫游檢測的流程算法，對模型的加載、場景的調(diào)度、視點變換、虛擬機(jī)器人映射、狀態(tài)交互控制機(jī)制、碰撞檢測引擎封裝與調(diào)用等核心功能進(jìn)行了實現(xiàn)。本文自行設(shè)計了一種適用于規(guī)則長方體包圍盒的碰撞檢測算法，結(jié)合WorldToolKit虛擬現(xiàn)實支持類庫提供的算法和層級包圍球算法，提供多種檢測輸入輸出方式，實現(xiàn)了碰撞檢測引擎。硬件方面，對相關(guān)的硬件設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動與通信研究，實現(xiàn)了鳥群傳感器和跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字頭盔、駕駛