虛擬環(huán)境中具有力反饋的靈巧手抓取方法研究及應(yīng)用.pdf

1、在虛擬環(huán)境中，用戶和虛擬物體之間自然真實(shí)的交互一直是國內(nèi)外科技界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。毫無疑問，用戶和虛擬物體之間自然真實(shí)的交互對(duì)于增強(qiáng)用戶在虛擬環(huán)境中的沉浸感，提高用戶對(duì)所處的虛擬環(huán)境的感知能力都有十分重要的作用。因此，近年來這方面的研究工作正在不斷深入。但是，由于虛擬環(huán)境并不能像真實(shí)世界那樣對(duì)用戶和物體之間提供必要的物理約束，這給合理設(shè)計(jì)用戶和虛擬物體之間的交互方法帶來了很大的挑戰(zhàn)。本文將靈巧手視作用戶和虛擬物體之間進(jìn)行交互的化身，提出了

2、一種面向虛擬環(huán)境的、具有力反饋的靈巧手抓取虛擬物體的方法。 根據(jù)真實(shí)世界中手抓取物體的特點(diǎn)，本文首先利用靈巧手抓取軌跡線給出了一種靈巧手與虛擬物體之間的碰撞檢測算法。該算法能快速確定靈巧手和虛擬物體的碰撞檢測結(jié)果，并可根據(jù)碰撞情況確定相應(yīng)的靈巧手抓取姿勢。 然后利用靈巧手各手指和虛擬物體之間的接觸關(guān)系，給出了靈巧手能否抓取相關(guān)虛擬物體的兩種判別方法：1)基于靈巧手各手指與虛擬物體的碰撞結(jié)果，判別靈巧手能否抓取所接觸的虛擬

3、物體；2)根據(jù)靈巧手各手指和虛擬物體接觸時(shí)的相對(duì)位置關(guān)系，構(gòu)造了靈巧手抓取模型，并以該抓取模型抵抗外力的能力為依據(jù)判別靈巧手能否抓取所接觸的虛擬物體。 為增強(qiáng)用戶的真實(shí)感和沉浸感，本文同時(shí)為用戶提供了必要的力反饋。針對(duì)靈巧手抓取虛擬物體的不同狀態(tài)，采用不同的計(jì)算方法對(duì)靈巧手各手指的受力進(jìn)行計(jì)算。 最后基于上述方法，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)虛擬裝配原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)以“變裝為拆”的裝配規(guī)劃為核心，以“可裝即可拆”為原則，通過記錄