基于虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)字樣機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)以其“可視化”的技術(shù)特點(diǎn)能夠較完整的表達(dá)現(xiàn)實(shí)中人無(wú)法直接感知的物理特性，這一特性可用于加速大型復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程;基于虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)字樣機(jī)與物理機(jī)交互，能使存在于虛擬環(huán)境中的虛擬對(duì)象與現(xiàn)實(shí)世界中的物理對(duì)象之間產(chǎn)生直接相關(guān)的互動(dòng)和控制，在增加沉浸效果的同時(shí)，能夠大大降低相關(guān)領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)成本、提高生產(chǎn)效率。
　　本文受?chē)?guó)家科技支撐計(jì)劃“大型全斷面掘進(jìn)機(jī)數(shù)字樣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目(2007BAF09801)的子課題“全斷面掘進(jìn)機(jī)

2、數(shù)字樣機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究”、教育部重點(diǎn)資助項(xiàng)目基于CSCW遠(yuǎn)程控制的機(jī)械裝備協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)研究(105057)和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金項(xiàng)目“Web環(huán)境下數(shù)控機(jī)床協(xié)同設(shè)計(jì)及虛擬樣機(jī)研究”(20060145017)，基于虛擬制造系統(tǒng)進(jìn)行了基于數(shù)字樣機(jī)的仿真技術(shù)和交互技術(shù)兩方面研究，其主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于Onyx4可視化系統(tǒng)構(gòu)建了數(shù)字樣機(jī)展示系統(tǒng)。并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了某泥水平衡全斷面掘進(jìn)機(jī)的功能展示，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。

3、>　　(2)建立了某泥水平衡全斷面掘進(jìn)機(jī)的三維模型，研究了轉(zhuǎn)換方法并基于OpenGL Performer開(kāi)發(fā)包實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的裝配過(guò)程展示和功能仿真。結(jié)果證明程序能夠?yàn)槎軜?gòu)機(jī)功能展示和方案評(píng)估提供較大幫助。
　　(3)基于人體骨架模型設(shè)計(jì)了一種自然交互方法并構(gòu)建了交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了骨架模型的運(yùn)動(dòng)功能，為研究數(shù)字樣機(jī)與物理機(jī)交互打下基礎(chǔ)。
　　(4)在雙中心投影法的基礎(chǔ)上提出了能夠降低視覺(jué)融合困難的可變位差主動(dòng)立體顯示方法，設(shè)

4、計(jì)了接口，基于Performer和C語(yǔ)言編制了程序，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(5)提出了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)字樣機(jī)與物理機(jī)交互方法并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)框架，構(gòu)建了帶有底盤(pán)和機(jī)械臂的機(jī)器人，研究了底盤(pán)和機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)定位的方法，并進(jìn)行了底盤(pán)和機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)定位實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論的可行性。
　　(6)基于前文設(shè)計(jì)了數(shù)字樣機(jī)與物理機(jī)交互系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，研究了利用Arduino和舵機(jī)控制器等構(gòu)建交互平臺(tái)的方法，基于C語(yǔ)言和Virtools編制了程序，