虛擬人避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與裝配操作動(dòng)作庫(kù)研究.pdf

1、虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展為航天產(chǎn)品的總體裝配工藝設(shè)計(jì)提供了新思路。在虛擬裝配中引入虛擬人模擬真實(shí)人的裝配仿真過程，不僅可以增強(qiáng)虛擬裝配過程的沉浸感和真實(shí)感，而且可以對(duì)裝配過程進(jìn)行人機(jī)工效分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配工藝。
　　在現(xiàn)有的虛擬人仿真軟件中設(shè)計(jì)裝配仿真過程時(shí)，設(shè)計(jì)師需要通過手工調(diào)整關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角來創(chuàng)建虛擬人動(dòng)作。由于虛擬人關(guān)節(jié)自由度較多，這種手工的姿勢(shì)調(diào)整過程非常繁瑣。另外，航天產(chǎn)品的裝配工作空間往往比較狹小，設(shè)計(jì)師在調(diào)整

2、動(dòng)作時(shí)視線很容易被其它零部件阻擋，這就使得這種手工的動(dòng)作調(diào)整方式更加難以實(shí)現(xiàn)。
　　為了提高虛擬裝配仿真設(shè)計(jì)中虛擬人動(dòng)作的設(shè)計(jì)效率，本文提出了一種基于裝配操作動(dòng)作庫(kù)的動(dòng)作設(shè)計(jì)方法。為了構(gòu)建虛擬人裝配操作動(dòng)作庫(kù)，本文首先對(duì)虛擬人姿態(tài)設(shè)計(jì)的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法進(jìn)行了研究，在對(duì)已有算法分析比較的基礎(chǔ)上，對(duì)FABRIK算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了避障FABRIK算法。然后，針對(duì)航天產(chǎn)品裝配過程中虛擬人手臂運(yùn)動(dòng)易發(fā)生干涉的問題，提出了一種新的手臂抓取運(yùn)

3、動(dòng)規(guī)劃方法，該方法先采用避障FABRIK算法設(shè)計(jì)虛擬人手臂抓取姿態(tài)，然后根據(jù)手臂初始姿態(tài)和抓取姿態(tài)，采用Bi-RRT算法規(guī)劃中間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了虛擬人避障抓取。
　　基于以上研究，本文提出了常用的裝配動(dòng)作的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，并通過Tecnomatix/Process Simulate9.0的二次開發(fā)，構(gòu)建了虛擬人裝配操作動(dòng)作庫(kù)。通過創(chuàng)建動(dòng)作實(shí)例，對(duì)裝配操作動(dòng)作庫(kù)的功能進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，裝配操作動(dòng)作庫(kù)對(duì)于提高裝配仿真設(shè)計(jì)效