基于虛擬人技術(shù)的協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、基于虛擬人技術(shù)的協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：江濤指導(dǎo)教師：吳玉成教授學(xué)位類別：工程碩士（電子與通信工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)通信工程學(xué)院二〇一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要模擬訓(xùn)練是軍事與航天工業(yè)中的重要課題，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用到航天領(lǐng)域，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真，借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，操作手可以在虛擬系統(tǒng)中，按既定的裝配流程完成裝配任務(wù)，獲得接近真實(shí)的裝配感受。從而降低

2、測(cè)試發(fā)射的風(fēng)險(xiǎn)，減少資金的投入。針對(duì)我國(guó)航天任務(wù)越來(lái)越重，而平時(shí)工作中又缺少實(shí)裝設(shè)備進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練的情況，有必要建立協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)，以提高人員實(shí)際操作技能和人才隊(duì)伍的整體建設(shè)。論文在研究虛擬人技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬環(huán)境技術(shù)，通過(guò)物理引擎和交互區(qū)設(shè)計(jì)，完成了協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有：①提出了協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案和系統(tǒng)應(yīng)該具備的功能，從系統(tǒng)整體邏輯框架出發(fā)，特別說(shuō)明了系統(tǒng)具有的獨(dú)特的功能模塊，從虛擬人和虛擬環(huán)境兩個(gè)方面進(jìn)行

3、了需求分析，提出了設(shè)計(jì)子系統(tǒng)需要的技術(shù)和需要解決的難題。②對(duì)系統(tǒng)涉及的虛擬人技術(shù)進(jìn)行研究：通過(guò)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)的分析和比較，優(yōu)化了Vicon系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，減少了數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的丟點(diǎn)數(shù)量，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性。利用采集的實(shí)例數(shù)據(jù)創(chuàng)建了符合HAnim標(biāo)準(zhǔn)的虛擬人模型和虛擬人姿態(tài)庫(kù)。分析了現(xiàn)有虛擬人驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于分級(jí)幾何統(tǒng)計(jì)模型的運(yùn)動(dòng)間插值算法，提高了系統(tǒng)合成的虛擬人運(yùn)動(dòng)的逼真度。設(shè)計(jì)了基于實(shí)例數(shù)據(jù)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解技術(shù)，

4、將人體生理限制作為約束條件對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法進(jìn)行規(guī)劃，提高了對(duì)虛擬人運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制效果。設(shè)計(jì)了判斷運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)其時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)的方法，有效減少了系統(tǒng)“誤判”異常點(diǎn)的情況，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了在虛擬人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，該方法能夠有效地減少模型發(fā)生扭曲等突變現(xiàn)象。③建立了虛擬環(huán)境和裝配設(shè)備三維模型，采用多細(xì)節(jié)層次和碰撞檢測(cè)等技術(shù)，完善了虛擬場(chǎng)景顯示設(shè)計(jì)，建立了流暢、逼真、立體感突出的三維虛擬場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了人員活動(dòng)的立體場(chǎng)景逼真展示。并通過(guò)物理引擎和交互