虛擬現(xiàn)實技術在橋吊仿真訓練器中的應用.pdf

1、基于虛擬現(xiàn)實技術的橋吊仿真訓練器是集場景模型仿真、設備通訊、駕駛課程訓練為一體的綜合性訓練系統(tǒng)。本文以港口起重機裝卸集裝箱工作環(huán)境為研究背景，運用虛擬現(xiàn)實相關技術，研制開發(fā)了具有實時場景三維立體仿真、人機實時交互控制、定制訓練課程等主要功能的橋吊仿真訓練系統(tǒng)，并提出了基于虛擬機器人的漫游引擎設計，運用狀態(tài)方程描述動力學模型以及碰撞檢測引擎平臺的設計與實現(xiàn)，具有重要的實踐意義和參考價值。 本文結合橋吊起重機的結構和工作狀態(tài)，分析了

2、目前主要的三維建模技術和方法，采用一種基于3DMax軟件的建模方法。應用了多紋理貼圖技術、LOD細節(jié)層次技術和優(yōu)化軟件WUModeler對模型進行優(yōu)化和物理重心校正，大大降低了多邊形數(shù)量，提高運算和渲染效率。在動力學模型建模方面，以起重機各部分物理運動狀態(tài)分析的為基礎，建立了二維和三維空間的動力學方程，結合狀態(tài)方程進行表示，并采用龍格庫塔四階法對狀態(tài)方程求解，對每個時刻模型的運動狀態(tài)進行描述和輸出。虛擬漫游引擎是本文的重點，通過提出引入

3、虛擬機器人模型來設計實現(xiàn)，主要設計了漫游檢測的流程算法，對模型的加載、場景的調度、視點變換、虛擬機器人映射、狀態(tài)交互控制機制、碰撞檢測引擎封裝與調用等核心功能進行了實現(xiàn)。本文自行設計了一種適用于規(guī)則長方體包圍盒的碰撞檢測算法，結合WorldToolKit虛擬現(xiàn)實支持類庫提供的算法和層級包圍球算法，提供多種檢測輸入輸出方式，實現(xiàn)了碰撞檢測引擎。硬件方面，對相關的硬件設備進行驅動與通信研究，實現(xiàn)了鳥群傳感器和跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字頭盔、駕駛