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虚拟装配中基于数据手套的虚拟操作研究 被引量:23
1
作者 刘江省 姚英学 +2 位作者 李建广 夏平均 刘国华 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第8期1744-1747,共4页
在虚拟装配中,采用数据手套对虚拟物体进行虚拟操作,是进行虚拟装配的重要手段。首先给出了数据手套的虚拟操作流程,探讨了虚拟操作中存在的三个关键技术问题碰撞检测问题、手的穿透限制问题、手的抓取和拖放问题。然后对这三种关键技... 在虚拟装配中,采用数据手套对虚拟物体进行虚拟操作,是进行虚拟装配的重要手段。首先给出了数据手套的虚拟操作流程,探讨了虚拟操作中存在的三个关键技术问题碰撞检测问题、手的穿透限制问题、手的抓取和拖放问题。然后对这三种关键技术逐项进行了剖析,并在此基础上给出了具体的解决算法面向对象的基于包围盒的碰撞检测算法、基于面片的穿透限制算法和抓取与拖放算法。最后构建了虚拟装配试验系统对这几种解决方案进行了验证。这几种算法能够保证虚拟装配系统的实时性和真实性,较好地解决了虚拟操作中存在的问题。 展开更多
关键词 数据手套 虚拟装配 虚拟现实 碰撞检测 虚拟手
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虚拟场景中基于数据手套的交互方法 被引量:17
2
作者 张睿 张锡恩 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期223-225,共3页
为了提高操作训练仿真系统的真实性、沉浸感,提高交互的质量和效率,将数据手套引入该系统。针对该输入设备,对其使用方法、数据读取以及交互方法进行了研究。利用Creator软件建立虚拟场景和虚拟手模型,在VC++和Vega集成开发环境中编程... 为了提高操作训练仿真系统的真实性、沉浸感,提高交互的质量和效率,将数据手套引入该系统。针对该输入设备,对其使用方法、数据读取以及交互方法进行了研究。利用Creator软件建立虚拟场景和虚拟手模型,在VC++和Vega集成开发环境中编程实现虚拟场景中基于数据手套的交互。 展开更多
关键词 数据手套 虚拟手 碰撞检测
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Leap Motion虚拟手构建方法及其在航天训练中的应用 被引量:18
3
作者 胡弘 晁建刚 +2 位作者 林万洪 杨进 熊颖 《载人航天》 CSCD 2015年第3期257-262,共6页
针对我国载人航天地面虚拟训练中虚拟手构建的需求,利用Leap Motion手势采集设备,研究了虚拟手构建方法,提出了一种Leap Motion虚拟手模型与约束。采用获取的信息构建出符合人手生理学结构的虚拟手,并通过对比实验、主观评价实验验证了... 针对我国载人航天地面虚拟训练中虚拟手构建的需求,利用Leap Motion手势采集设备,研究了虚拟手构建方法,提出了一种Leap Motion虚拟手模型与约束。采用获取的信息构建出符合人手生理学结构的虚拟手,并通过对比实验、主观评价实验验证了所构建的虚拟手与真实手在完成操作手势时的构型、姿态等的相似性。Leap Motion虚拟手构建方法在设备组装的虚拟操作训练中的应用实践表明:该方法构建出的虚拟手与真实手基本一致,构建速度快,交互性好,能够应用于以虚拟操作为代表的航天员虚拟训练中。 展开更多
关键词 虚拟手 Leap MOTION 虚拟操作 航天训练
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基于虚拟现实技术的油田仿真培训系统的设计 被引量:14
4
作者 林琳 刘贤梅 《计算机技术与发展》 2012年第10期205-208,共4页
油田作业培训的安全问题一直备受关注,为了保证油田作业培训的安全性,将虚拟现实技术应用于油田仿真培训工作,建立油田仿真培训系统。该系统基于虚拟现实技术,设计了油田仿真培训系统的总体结构,提出了演示、操作演练和考评三种培训模式... 油田作业培训的安全问题一直备受关注,为了保证油田作业培训的安全性,将虚拟现实技术应用于油田仿真培训工作,建立油田仿真培训系统。该系统基于虚拟现实技术,设计了油田仿真培训系统的总体结构,提出了演示、操作演练和考评三种培训模式,阐述了交互式菜单和对三维实体的交互式操作两种人机交互方式,引入了虚拟人和虚拟手的模型及控制技术。该系统虚拟场景逼真,培训功能齐全,用户可以进行多视点、多场景的浏览,让用户有身临其境的感觉,目前已经应用到实际培训中,效果良好。 展开更多
关键词 虚拟现实 仿真培训系统 人机交互控制 虚拟人建模 虚拟手
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虚拟现实环境下虚拟手控制技术研究 被引量:13
5
作者 殷磊 韩静 +1 位作者 王烨 刘焕玲 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期448-451,456,共5页
虚拟手控制是虚拟现实关键技术之一。根据手的解剖结构和运动约束关系,建立了虚拟手的关节模型和实体模型。通过数据手套获取手指姿态数据进而确定虚拟手指弯曲的角度,通过驱动关节实体在其局部坐标系中的旋转运动来实现虚拟手指的位姿... 虚拟手控制是虚拟现实关键技术之一。根据手的解剖结构和运动约束关系,建立了虚拟手的关节模型和实体模型。通过数据手套获取手指姿态数据进而确定虚拟手指弯曲的角度,通过驱动关节实体在其局部坐标系中的旋转运动来实现虚拟手指的位姿控制。通过位置跟踪器获取操作者手掌的位姿数据,采用数据分解和矩阵变换的方法将其映射为虚拟手掌在虚拟现实环境中的位姿,实现了对虚拟手的准确控制。 展开更多
关键词 虚拟手 虚拟现实 数据手套 位置跟踪器
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人手的运动学仿真及基于知识的控制方法 被引量:4
6
作者 唐好选 洪炳熔 刘伟 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第10期61-65,共5页
在对手部结构进行分析的基础上 ,给出了受约束的人手运动学模型 ,并重点研究了基于虚拟现实的人手运动仿真 ,建立了虚拟手遥控操作仿真实验系统 ,通过它进行单指、成组和整手控制 ,并实现了基于知识的抓取操作。
关键词 虚拟手 遥控操作 抓取操作 仿真 虚拟现实 控制方法 运动学分析 建模 高层控制 知识
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基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练仿真方法 被引量:11
7
作者 胡弘 晁建刚 +2 位作者 林万洪 熊颖 杨进 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第A02期200-203,219,共5页
针对我国载人航天任务中的航天员虚拟训练需求,提出了一种基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练仿真方法。该方法利用Leap Motion设备采集的手部信息,构建出符合人手结构特征的虚拟手进行训练交互,提出了交互按钮设计方法和抓取规则,以... 针对我国载人航天任务中的航天员虚拟训练需求,提出了一种基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练仿真方法。该方法利用Leap Motion设备采集的手部信息,构建出符合人手结构特征的虚拟手进行训练交互,提出了交互按钮设计方法和抓取规则,以某在轨装配设备的装配训练需求为依据建立虚拟装配训练系统,并设计了主、客观评价实验及其评价标准。实验结果表明,该交互按钮设计方法与抓取规则适用于航天员虚拟训练的交互要求,与传统的手册学习训练方法相比,该基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练方法具有更高的训练沉浸感和主观认可度,训练效率高,效果好。 展开更多
关键词 虚拟手 人机交互 抓取规则 虚拟装配 航天员训练
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一种数据手套交互控制模块的设计与应用 被引量:10
8
作者 刘春 徐菁 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第3期251-255,共5页
在三维虚拟环境下进行虚拟制造(VM),是当今制造业发展的趋势。数据手套是实现虚拟现实技术的交互设备之一,数据手套的应用对于虚拟制造非常重要。研究数据手套的功能和原理,设计了一种面向虚拟制造的数据手套交互控制模块。通过虚拟手... 在三维虚拟环境下进行虚拟制造(VM),是当今制造业发展的趋势。数据手套是实现虚拟现实技术的交互设备之一,数据手套的应用对于虚拟制造非常重要。研究数据手套的功能和原理,设计了一种面向虚拟制造的数据手套交互控制模块。通过虚拟手的建模以及数据手套实时采集数据,来实现虚拟手与人手的手势映射,并结合层次包围盒算法实现虚拟手与虚拟场景的碰撞检测。研究结果显示,在模块下人手到虚拟手的动作映射和虚拟手对虚拟物体的碰撞检测能基本满足虚拟制造系统的理论要求,具有一定的实用性。 展开更多
关键词 虚拟制造 数据手套 虚拟手 碰撞检测
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基于数据手套的虚拟手势交互系统 被引量:8
9
作者 周晓晶 赵正旭 楼江 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第10期65-66,70,共3页
人机交互是虚拟现实的关键技术,利用数据手套驱动虚拟手运动是一种自然、灵活和高效的交互方式。首先制作了虚拟手的3ds模型,然后基于VC++和OpenGL软件平台创建了虚拟环境及导入该模型,并由计算机接口输入数据手套的传感信号,并对该信... 人机交互是虚拟现实的关键技术,利用数据手套驱动虚拟手运动是一种自然、灵活和高效的交互方式。首先制作了虚拟手的3ds模型,然后基于VC++和OpenGL软件平台创建了虚拟环境及导入该模型,并由计算机接口输入数据手套的传感信号,并对该信号进行处理,获得驱动虚拟手运动的相关参数,最终实现虚拟手实时地完成手势识别和物体抓取等动作。 展开更多
关键词 数据手套 传感器 虚拟手
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基于组件的虚拟手建模及碰撞检测 被引量:6
10
作者 王天柱 李文辉 +2 位作者 王祎 崔虎 冯广慧 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期599-605,共7页
提出一种基于组件技术构建虚拟手的OBB层次包围体树方法.首先分解手模型为多个子单元形成部件,然后利用部件的OBB包围盒自底向上生成复杂组件层次体树结构,不但能较好地满足部件本身的几何约束,而且也加快了建模和运动更新的速度.实验表... 提出一种基于组件技术构建虚拟手的OBB层次包围体树方法.首先分解手模型为多个子单元形成部件,然后利用部件的OBB包围盒自底向上生成复杂组件层次体树结构,不但能较好地满足部件本身的几何约束,而且也加快了建模和运动更新的速度.实验表明,基于组件的手模型能很好地满足虚拟现实系统对手运动实时性与检测精确性的要求. 展开更多
关键词 碰撞检测 组件 方向包围盒 虚拟手
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虚拟装配环境中虚拟手与虚拟零件的碰撞检测研究 被引量:6
11
作者 丁国富 王金诺 张晓军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2003年第2期29-31,共3页
虚拟装配环境中,采用数据手套进行虚拟零件操作是一个很重要的方法。通过在数据手套生成虚拟手的基础上,研究了虚拟装配中虚拟手与虚拟零件基于Hertz的碰撞检测算法,推导手指表面为球面的实现公式,并给出了具体的实现步骤。
关键词 虚拟装配环境 虚拟手 虚拟零件 碰撞检测 机器人 数据手套 计算机动画
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虚拟制造环境中虚拟手的行为构造 被引量:8
12
作者 蔡娴娟 程成 +2 位作者 Alhazmi Marwah Mostafa Hamdy Salem MongHeng Ear 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期499-507,共9页
为了实现虚拟制造环境中智能高效的虚拟手,改善目前主流的依赖对用户手抓握动作跟踪的状况,提出一种适用于虚拟制造环境的虚拟手自主行为构造方法.通过在虚拟手结构模型上增加感知环设计,构建虚拟手的感知能力;结合文中提出的虚拟手三... 为了实现虚拟制造环境中智能高效的虚拟手,改善目前主流的依赖对用户手抓握动作跟踪的状况,提出一种适用于虚拟制造环境的虚拟手自主行为构造方法.通过在虚拟手结构模型上增加感知环设计,构建虚拟手的感知能力;结合文中提出的虚拟手三阶段感知算法实现虚拟手的自适应行为机制,极大地减轻了操作者的认知和操作负载;通过构造虚拟手手势集和手势状态转换模型,实现了虚拟手在复杂零件表面的连续抓握操作.文中还重点研究了复杂零件表面虚拟手的连续抓握的行为机制和相关算法.实验结果表明,文中的虚拟手具有很好的几何真实感和行为真实感;提出的方法具有良好的可用性、可靠性和实时性. 展开更多
关键词 虚拟手 行为仿真 虚拟制造 虚拟环境 感知算法 人机交互
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基于交互环境的石化装置虚拟培训系统 被引量:8
13
作者 王春 李磊 刘刚 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期510-515,共6页
石化企业员工培训主要采用课堂式和书本式教学,培训教材固定、形式单一,存在易导致员工兴趣丧失、眼高手低、实操能力弱等不足。为解决目前企业培训中存在的诸多问题,本文提出了研发一种基于交互环境的虚拟培训系统,系统通过搭建企业三... 石化企业员工培训主要采用课堂式和书本式教学,培训教材固定、形式单一,存在易导致员工兴趣丧失、眼高手低、实操能力弱等不足。为解决目前企业培训中存在的诸多问题,本文提出了研发一种基于交互环境的虚拟培训系统,系统通过搭建企业三维数字化场景,利用逆运动学算法实现虚拟手对设备的交互操作,结合事故模拟专业软件,利用图形处理技术实现泄漏、火灾等事故的数值模拟和三维可视化,最终利用虚拟现实引擎研发可交互的三维培训系统,通过视频、音频等多媒体形式对员工进行认知培训,利用人机交互方式使员工在三维场景中熟悉相关操作,最后通过评估模块对员工知识掌握情况进行考核。通过实例验证,利用该系统,员工所掌握的知识和效率都优于传统的培训方法,得到企业的认可。 展开更多
关键词 交互 石化装置 虚拟培训 虚拟手 事故模拟
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碰撞检测在操作训练仿真系统中的应用 被引量:4
14
作者 张睿 张锡恩 谢建华 《兵工自动化》 2005年第1期22-23,共2页
针对操作训练仿真系统中虚拟物间的误穿越,采用 Vega 各相交矢量方法检测虚拟人和虚拟手的碰撞。先选定目标和交叉体、并设定其相交矢量类。用 Z 方法检测地形高度,将相交矢量放在虚拟人基部节点位置,测到线段与地形交叉,更新虚拟人位... 针对操作训练仿真系统中虚拟物间的误穿越,采用 Vega 各相交矢量方法检测虚拟人和虚拟手的碰撞。先选定目标和交叉体、并设定其相交矢量类。用 Z 方法检测地形高度,将相交矢量放在虚拟人基部节点位置,测到线段与地形交叉,更新虚拟人位置。当 LOS 法检测到交叉时,停止虚拟人运动。虚拟手的碰撞由 BUMP 法实现。 展开更多
关键词 虚拟人 虚拟手 VEGA 碰撞检测
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虚拟现实技术在机械产品装配中的应用 被引量:7
15
作者 于修洪 项辉宇 牛凯 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2011年第5期39-42,129,共5页
从虚拟现实技术的角度,研究分析虚拟装配的相关技术及虚拟装配系统的设计流程;结合发动机曲柄连杆机构给出虚拟装配的一般步骤;指出成功完成虚拟装配的关键在于虚拟手的操作,提出虚拟手抓取的满足条件。
关键词 虚拟装配 虚拟现实技术 虚拟手
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面向机务虚拟维修训练的虚拟手操作设计 被引量:7
16
作者 耿宏 文飞 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期1279-1284,共6页
机务维修训练强调手部操作要素,针对虚拟维修过程中手部操作较简单且控制复杂的问题,提出一种基于基本维修作业分类的虚拟手操作仿真方法。基于层次化分解思想构建出新的分解策略,将机务维修任务分解为任务层、子任务层和基本维修作业层... 机务维修训练强调手部操作要素,针对虚拟维修过程中手部操作较简单且控制复杂的问题,提出一种基于基本维修作业分类的虚拟手操作仿真方法。基于层次化分解思想构建出新的分解策略,将机务维修任务分解为任务层、子任务层和基本维修作业层,并设计规则实现基本维修作业到虚拟手操作的映射,通过在3dsMAX中构建虚拟手仿真模型,利用骨骼动画技术实现虚拟手的控制,减轻虚拟手关节运动的控制负担,在自主开发的机务训练装备上进行虚拟手操作实验,以飞机电子舱门操作为例,验证方法的可行性和实用性。 展开更多
关键词 机务虚拟维修 维修训练 任务分解 虚拟手 动作仿真 骨骼动画
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沉浸式虚拟训练中的虚拟手操控技术研究 被引量:6
17
作者 张玉军 邢辉 汤华军 《计算机测量与控制》 2017年第2期81-84,共4页
将人手的自然动作加入沉浸式虚拟现实系统中,可有效提高系统的沉浸感和交互性,简便快捷、成本低廉的虚拟手建模及操控技术,有助于此项内容的推广应用;在对虚拟手骨骼结构模型分析的基础上,提出了基于Leap Motion的虚拟手控制方法和流程... 将人手的自然动作加入沉浸式虚拟现实系统中,可有效提高系统的沉浸感和交互性,简便快捷、成本低廉的虚拟手建模及操控技术,有助于此项内容的推广应用;在对虚拟手骨骼结构模型分析的基础上,提出了基于Leap Motion的虚拟手控制方法和流程;以维修训练为任务背景,设计了四种用于虚拟手操作的手势规则,并对实现流程和关键技术进行了分析;构建基于Unity3D引擎的原型系统对虚拟手进行仿真验证,结果表明,基于Leap Motion的虚拟手操控简单、交互自然,可以满足虚拟现实系统交互需要。 展开更多
关键词 手势识别 虚拟现实 虚拟手
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VR环境下的虚拟手自然交互方法研究 被引量:7
18
作者 黄培德 王琳 +1 位作者 萧筝 盛步云 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第7期268-271,共4页
针对当前基于VR的虚拟仿真系统存在的沉浸式交互体验感较差、物理效果较难模拟等问题,提出一种VR环境下基于物理属性的虚拟手自然交互方法。将虚拟物体物理属性与启发式交互方法相结合,避免了交互过程中虚拟手与虚拟物体相互穿透,实现... 针对当前基于VR的虚拟仿真系统存在的沉浸式交互体验感较差、物理效果较难模拟等问题,提出一种VR环境下基于物理属性的虚拟手自然交互方法。将虚拟物体物理属性与启发式交互方法相结合,避免了交互过程中虚拟手与虚拟物体相互穿透,实现了虚拟物体位姿随虚拟手接触点变化实时调整与自适应。最后,借助HTC VIVE虚拟现实套件以及Leap Motion体感控制器所搭建的沉浸式人机交互环境,对各类虚拟物体的交互操作进行实例验证并测试计算效率,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 VR 物理属性 虚拟手 自然交互 抓取副
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基于数据手套的虚拟手的实现 被引量:6
19
作者 孙静静 焦学健 柴山 《农业装备与车辆工程》 2012年第2期54-57,共4页
在基于数据手套的虚拟现实系统中,虚拟手的实现效果十分重要。首先获取了数据手套的数据,然后采用层次建模方法建立虚拟手的几何模型和运动模型,完成了基于数据手套的人手和虚拟手的交互,大大提高了人机交互的自然性和高效性,同时也使... 在基于数据手套的虚拟现实系统中,虚拟手的实现效果十分重要。首先获取了数据手套的数据,然后采用层次建模方法建立虚拟手的几何模型和运动模型,完成了基于数据手套的人手和虚拟手的交互,大大提高了人机交互的自然性和高效性,同时也使计算机能够完成更加复杂的任务。 展开更多
关键词 数据手套 虚拟手 OSG CREATOR
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基于OBB算法和前向预防的快速碰撞检测 被引量:5
20
作者 王培俊 王文静 +1 位作者 陈鹏 何丽亚 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1003-1007,共5页
为提高虚拟装配系统碰撞检测的实时性和真实感,提出了一种基于前向预防的虚拟装配中的防穿透方法,应用方向包围盒(OBB)算法和分层检测机制进行快速碰撞检测,较精确地实现了虚拟装配中虚拟手的抓取释放和防止穿透,克服了虚拟抓取操作中... 为提高虚拟装配系统碰撞检测的实时性和真实感,提出了一种基于前向预防的虚拟装配中的防穿透方法,应用方向包围盒(OBB)算法和分层检测机制进行快速碰撞检测,较精确地实现了虚拟装配中虚拟手的抓取释放和防止穿透,克服了虚拟抓取操作中的失真问题.借助数据手套和六自由度跟踪仪,在半沉浸式虚拟装配系统中,针对场景规模较大的电机壳体模具,应用快速碰撞检测算法进行了装配仿真.结果表明,该虚拟装配系统的碰撞响应时间达到毫秒级,没有穿透现象产生,具有较理想的操作真实感. 展开更多
关键词 碰撞检测 方向包围盒(OBB)算法 穿透预防 失真 虚拟装配 虚拟手
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