虛擬人避障運動規(guī)劃與裝配操作動作庫研究.pdf

1、虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展為航天產(chǎn)品的總體裝配工藝設(shè)計提供了新思路。在虛擬裝配中引入虛擬人模擬真實人的裝配仿真過程，不僅可以增強虛擬裝配過程的沉浸感和真實感，而且可以對裝配過程進行人機工效分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配工藝。
　　在現(xiàn)有的虛擬人仿真軟件中設(shè)計裝配仿真過程時，設(shè)計師需要通過手工調(diào)整關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角來創(chuàng)建虛擬人動作。由于虛擬人關(guān)節(jié)自由度較多，這種手工的姿勢調(diào)整過程非常繁瑣。另外，航天產(chǎn)品的裝配工作空間往往比較狹小，設(shè)計師在調(diào)整

2、動作時視線很容易被其它零部件阻擋，這就使得這種手工的動作調(diào)整方式更加難以實現(xiàn)。
　　為了提高虛擬裝配仿真設(shè)計中虛擬人動作的設(shè)計效率，本文提出了一種基于裝配操作動作庫的動作設(shè)計方法。為了構(gòu)建虛擬人裝配操作動作庫，本文首先對虛擬人姿態(tài)設(shè)計的逆向運動學(xué)算法進行了研究，在對已有算法分析比較的基礎(chǔ)上，對FABRIK算法進行了改進，提出了避障FABRIK算法。然后，針對航天產(chǎn)品裝配過程中虛擬人手臂運動易發(fā)生干涉的問題，提出了一種新的手臂抓取運

3、動規(guī)劃方法，該方法先采用避障FABRIK算法設(shè)計虛擬人手臂抓取姿態(tài)，然后根據(jù)手臂初始姿態(tài)和抓取姿態(tài)，采用Bi-RRT算法規(guī)劃中間運動姿態(tài)，從而實現(xiàn)了虛擬人避障抓取。
　　基于以上研究，本文提出了常用的裝配動作的參數(shù)化設(shè)計方法，并通過Tecnomatix/Process Simulate9.0的二次開發(fā)，構(gòu)建了虛擬人裝配操作動作庫。通過創(chuàng)建動作實例，對裝配操作動作庫的功能進行了驗證。實驗結(jié)果表明，裝配操作動作庫對于提高裝配仿真設(shè)計效