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

1、基于虛擬人技術(shù)的協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計重慶大學碩士學位論文（專業(yè)學位）學生姓名：江濤指導教師：吳玉成教授學位類別：工程碩士（電子與通信工程領(lǐng)域）重慶大學通信工程學院二〇一五年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要模擬訓練是軍事與航天工業(yè)中的重要課題，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)越來越多地應(yīng)用到航天領(lǐng)域，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行仿真，借助虛擬現(xiàn)實設(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)，獲得接近真實的裝配感受。從而降低

2、測試發(fā)射的風險，減少資金的投入。針對我國航天任務(wù)越來越重，而平時工作中又缺少實裝設(shè)備進行相關(guān)訓練的情況，有必要建立協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)，以提高人員實際操作技能和人才隊伍的整體建設(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)，通過物理引擎和交互區(qū)設(shè)計，完成了協(xié)同虛擬裝配系統(tǒng)設(shè)計。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)，特別說明了系統(tǒng)具有的獨特的功能模塊，從虛擬人和虛擬環(huán)境兩個方面進行

3、了需求分析，提出了設(shè)計子系統(tǒng)需要的技術(shù)和需要解決的難題。②對系統(tǒng)涉及的虛擬人技術(shù)進行研究：通過對人體運動捕獲系統(tǒng)的分析和比較，優(yōu)化了Vicon系統(tǒng)的硬件設(shè)計，減少了數(shù)據(jù)采集過程中的丟點數(shù)量，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性。利用采集的實例數(shù)據(jù)創(chuàng)建了符合HAnim標準的虛擬人模型和虛擬人姿態(tài)庫。分析了現(xiàn)有虛擬人驅(qū)動技術(shù)，設(shè)計了基于分級幾何統(tǒng)計模型的運動間插值算法，提高了系統(tǒng)合成的虛擬人運動的逼真度。設(shè)計了基于實例數(shù)據(jù)的逆運動學求解技術(shù)，

4、將人體生理限制作為約束條件對逆運動學算法進行規(guī)劃，提高了對虛擬人運動的實時控制效果。設(shè)計了判斷運動數(shù)據(jù)對其時間的二階導數(shù)的方法，有效減少了系統(tǒng)“誤判”異常點的情況，并通過仿真實驗，驗證了在虛擬人運動過程中，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，采用多細節(jié)層次和碰撞檢測等技術(shù)，完善了虛擬場景顯示設(shè)計，建立了流暢、逼真、立體感突出的三維虛擬場景，實現(xiàn)了人員活動的立體場景逼真展示。并通過物理引擎和交互