虛擬手交互抓持力仿真研究.pdf

1、虛擬手交互是把人手操作的信息輸入到虛擬環(huán)境中，主從控制相應(yīng)的虛擬手對(duì)虛擬物體進(jìn)行操作。為了改進(jìn)虛擬手交互的自然性和真實(shí)性，本文基于虛擬手交互提出了一種虛擬手抓持力覺(jué)反饋系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括基于CybergloveⅡ手套的人手指關(guān)節(jié)位姿獲取、基于PPT跟蹤器的人手空間位姿獲取和基于物理的虛擬手抓持力生成等組成，通過(guò)構(gòu)建虛擬手主從控制接口，設(shè)定虛擬手操作意圖，實(shí)現(xiàn)虛擬手的自然交互和抓持力生成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法可以較好地獲取人手運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)

2、現(xiàn)主從控制的虛擬手操作，生成逼真的抓持力，交互行為自然、響應(yīng)速度快速，具有較強(qiáng)的沉浸感和真實(shí)性。
　　本文的主要工作是設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)手套以及PPT追蹤設(shè)備等虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備裝置的虛擬目標(biāo)物體操作系統(tǒng)以及虛擬手抓持力覺(jué)反饋系統(tǒng)。完成對(duì)于虛擬目標(biāo)物體的重要屬性的計(jì)算，以及針對(duì)機(jī)械平臺(tái)上對(duì)物體的托舉實(shí)驗(yàn)對(duì)比，從而完成對(duì)虛擬手力覺(jué)反饋算法的真實(shí)性以及正確性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及對(duì)于虛擬手套以及PPT追蹤設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提高在虛擬手抓持反饋中用戶體驗(yàn)

3、，達(dá)到本文最終目的。
　　首先，本文從虛擬手抓持力覺(jué)生成的背景、目的以及意義等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述?；仡櫫藝?guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于此課題的研究，簡(jiǎn)述虛擬手力覺(jué)抓持力生成研究領(lǐng)域的研究歷程，對(duì)比了國(guó)內(nèi)外研究的進(jìn)程及方式，總結(jié)出此問(wèn)題計(jì)算、設(shè)計(jì)與研究的重點(diǎn)以及難點(diǎn)，在虛擬環(huán)境視覺(jué)傳遞方面，包括數(shù)據(jù)手套的數(shù)據(jù)傳遞與接收，PPT追蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)追蹤以及如何實(shí)時(shí)地將兩者所收集的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給工作站，如何動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的虛擬手以及虛擬物體的運(yùn)動(dòng)。

4、在虛擬手抓持虛擬目標(biāo)物體方面，虛擬手與虛擬目標(biāo)物體接觸點(diǎn)的求解問(wèn)題，虛擬目標(biāo)物體的重要屬性如體積、重心、法矢等屬性求解算法設(shè)計(jì)問(wèn)題，以及最重要的每個(gè)接觸點(diǎn)反饋力求解的問(wèn)題等，在本文均有明確提出研究的目的與內(nèi)容。
　　其次，對(duì)于上述的難點(diǎn)問(wèn)題，本文做了明確的算法設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)出一款集中數(shù)據(jù)手套、PPT追蹤系統(tǒng)以及虛擬手抓持力反饋算法的軟件，用于為用戶提供自然且富有沉浸感的基于虛擬環(huán)境的人機(jī)交互系統(tǒng)。
　　再次，本文對(duì)于上述算法