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虚拟装配中操作动作识别技术研究

作　者: 卿上力
导　师: 曹宗杰；徐德友
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 虚拟装配虚拟手手势识别
分类号: TP391.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

装配是产品研制中的关键环节。虚拟装配在产品设计阶段,借助虚拟现实技术进行预先装配,验证其装配工艺的正确性,对产品的研制起着重要的作用。虚拟装配系统通常由数据接口模块、用户界面模块、虚拟装配环境模块、数据输出模块等组成。本文主要针对虚拟装配系统的用户界面模块,重点研究利用数据手套同虚拟装配环境进行人机交互技术实现问题。研究的主要目的,为在虚拟环境中进行装配工作仿真提供科学、高效、自然的人机交互解决方案,加强装配工作仿真的逼真度,提高在虚拟环境中进行装配工作分析评价的可信度,从而加快虚拟装配研究工作的工程化进度。本文首先通过研究分析人手的解剖结构,建立适合完成虚拟拆装操作训练任务、具有20个自由度以上的三维虚拟手模型并建立相应的运动模型;设计并实现了基于层次包围盒的碰撞检测算法,通过验证该算法满足虚拟拆装训练的实时性需求。其次,通过研究拆卸工作动作,建立了虚拟手直接操作零部件的模型和使用虚拟工具操作零部件的模型;通过研究分析虚拟拆卸训练过程中的交互过程,提出了一种基于神经网络的手势识别技术,建立了相应的模型,设计了相应的算法。最后,将虚拟手的操作动作识别技术,在某型武器装备虚拟拆装训练中进行仿真验证,具有较好的可靠性和实用性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究的背景  8-9
  1.2 研究的目的和意义  9-10
  1.3 国内外对相关课题的研究现状  10-11
  1.4 研究的主要内容  11-12
第二章虚拟装配综述  12-18
  2.1 引言  12
  2.2 虚拟装配系统构成  12-14
  2.3 虚拟装配过程  14-16
  2.4 虚拟维修及应用  16-18
第三章基于数据手套的操作动作识别技术研究与实现  18-46
  3.1 引言  18
  3.2 虚拟手几何与运动建模  18-21
    3.2.1 虚拟手几何模型的建立  18-19
    3.2.2 虚拟手运动模型的建立  19-21
  3.3 碰撞检测技术  21-28
    3.3.1 基于层次包围盒的碰撞检测  21-23
    3.3.2 层次包围盒树的建立与更新  23-25
    3.3.3 碰撞检测算法的设计与实现  25-28
  3.4 操作控制技术  28-37
    3.4.1 直接操作技术  28-30
    3.4.2 虚拟工具操作技术  30-34
    3.4.3 物体定位技术  34-36
    3.4.4 操作控制技术设计与实现  36-37
  3.5 神经网络手势识别技术  37-46
    3.5.1 基于手势的人机交互的主要任务与配置  37-38
    3.5.2 交互过程  38-39
    3.5.3 虚拟手驱动  39-40
    3.5.4 手势识别  40-42
    3.5.5 手势识别技术设计与实现  42-46
第四章操作动作识别技术在虚拟拆装系统的应用  46-60
  4.1 引言  46
  4.2 系统组成  46-51
    4.2.1 系统硬件结构  46-47
    4.2.2 赛伯手套  47-48
    4.2.3 位置跟踪器  48-50
    4.2.4 头盔显示器  50-51
  4.3 系统总体设计思路  51-53
    4.3.1 系统总体设计思想  51
    4.3.2 系统总体结构  51-52
    4.3.3 拆装训练系统的纵向式层次实现  52-53
  4.4 系统实现  53-60
    4.4.1 某型装备发动机拆装流程设计  53-55
    4.4.2 程序实现  55-60
第五章结论与展望  60-62
  5.1 论文研究取得的主要成果  60-61
  5.2 论文的主要创新点  61
  5.3 论文有待进一步研究的问题  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
附录 A  67-75
附录 B  75-85
在学期间的研究成果  85-87

虚拟装配中操作动作识别技术研究

内容摘要

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