基于數據手套的數控仿真系統交互技術研究.pdf

1、傳統數控仿真系統的人機交互方式都是通過鼠標來完成，這樣的交互將用戶和計算機視為兩個獨立的實體，用戶界面為信息交換的媒介，由用戶把指令輸入仿真系統，系統解析指令控制機床作出動作反饋。這種交互方式的沉浸感和交互性都很差，不能讓培訓人員有真實的機床操作的體驗感，使用其培訓機床操作人員達不到指定的效果。
　　 為了解決上述問題，本文提出采用虛擬現實技術提高數控仿真系統的沉浸感和交互性的方案。在方案中我們使用數據手套和磁跟蹤來實現人機交互

2、模塊，模擬人手操作機床的過程。具體研究工作如下:
　　 1.研究了虛擬手的建模。在操作虛擬數控機床的人機交互過程中，虛擬手是交互的關鍵部分之一。本文研究了人手的結構，完成了虛擬手在3DSMax中的三維建模。通過對人手骨骼結構的分析，將人手骨骼模型層次化，在根據人手的外觀特點，使用3DSMax網格建模方法分層建模。最后建立了數據手套數據和虛擬手模型各個關節(jié)之間的映射關系，實現了用數據手套控制虛擬手運動。
　　 2.研究了基

3、于數據手套的手勢識別。在虛擬手操作虛擬機床的過程中，本文通過判斷人手做出的手勢，來確定將要進行的操作，在通過碰撞檢測來判斷被操作的對象，最后虛擬數控機床進行響應動作。通過對CyberGlove數據手套的SDK的研究，編程實現數據手套傳感器數據的獲取，完成了仿真系統中的數據手套和磁跟蹤器的數據獲取模塊。通過BP神經網絡算法實現了基于數據手套的手勢識別。
　　 3.研究了基于XNA Game Studio4.0引擎碰撞檢測算法。在交

4、互過程中要確定虛擬手操作的對象需要進行碰撞檢測，本文通過研究XNA引擎，了解了其使用的X格式文件的組成，為虛擬數控機床操作面板的每個按鈕和虛擬手的每節(jié)指骨建立了包圍盒，在XNA引擎中實現基于包圍盒的碰撞檢測。
　　 4.交互模塊的實現。使用XNA引擎搭建三維場景，以3DSMAX和Solidworks作為建模工具，使用DeepExploration軟件將3D模型轉換為X文件導入場景。以CyberGlove數據手套、LIBERTY磁