基于數(shù)據(jù)手套的數(shù)控仿真系統(tǒng)交互技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)數(shù)控仿真系統(tǒng)的人機(jī)交互方式都是通過鼠標(biāo)來完成，這樣的交互將用戶和計(jì)算機(jī)視為兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)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(tǒng)，系統(tǒng)解析指令控制機(jī)床作出動(dòng)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(xùn)人員有真實(shí)的機(jī)床操作的體驗(yàn)感，使用其培訓(xùn)機(jī)床操作人員達(dá)不到指定的效果。
　　 為了解決上述問題，本文提出采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提高數(shù)控仿真系統(tǒng)的沉浸感和交互性的方案。在方案中我們使用數(shù)據(jù)手套和磁跟蹤來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互

2、模塊，模擬人手操作機(jī)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(shù)控機(jī)床的人機(jī)交互過程中，虛擬手是交互的關(guān)鍵部分之一。本文研究了人手的結(jié)構(gòu)，完成了虛擬手在3DSMax中的三維建模。通過對(duì)人手骨骼結(jié)構(gòu)的分析，將人手骨骼模型層次化，在根據(jù)人手的外觀特點(diǎn)，使用3DSMax網(wǎng)格建模方法分層建模。最后建立了數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)和虛擬手模型各個(gè)關(guān)節(jié)之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)據(jù)手套控制虛擬手運(yùn)動(dòng)。
　　 2.研究了基

3、于數(shù)據(jù)手套的手勢(shì)識(shí)別。在虛擬手操作虛擬機(jī)床的過程中，本文通過判斷人手做出的手勢(shì)，來確定將要進(jìn)行的操作，在通過碰撞檢測(cè)來判斷被操作的對(duì)象，最后虛擬數(shù)控機(jī)床進(jìn)行響應(yīng)動(dòng)作。通過對(duì)CyberGlove數(shù)據(jù)手套的SDK的研究，編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)手套傳感器數(shù)據(jù)的獲取，完成了仿真系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)手套和磁跟蹤器的數(shù)據(jù)獲取模塊。通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)手套的手勢(shì)識(shí)別。
　　 3.研究了基于XNA Game Studio4.0引擎碰撞檢測(cè)算法。在交

4、互過程中要確定虛擬手操作的對(duì)象需要進(jìn)行碰撞檢測(cè)，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(shù)控機(jī)床操作面板的每個(gè)按鈕和虛擬手的每節(jié)指骨建立了包圍盒，在XNA引擎中實(shí)現(xiàn)基于包圍盒的碰撞檢測(cè)。
　　 4.交互模塊的實(shí)現(xiàn)。使用XNA引擎搭建三維場(chǎng)景，以3DSMAX和Solidworks作為建模工具，使用DeepExploration軟件將3D模型轉(zhuǎn)換為X文件導(dǎo)入場(chǎng)景。以CyberGlove數(shù)據(jù)手套、LIBERTY磁