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多层次环境描述以及路径规划的虚拟仿真

作　者: 赵颖申
导　师: 徐晓飞; Bruno Vallespir; Philippe FILLATREAU
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 软件工程
关键词: 多层次环境模型 独立环境模型 交互式仿真 分层路径规划 语义层
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要


近些年来，用于对产品设计和工业流程验证的虚拟现实自动化模型开始用来支持越来越复杂的产品设计和工业生产流程。而在虚拟组装、拆分或生产模型中，交互式自动化路径规划能够在考虑到用户需求基础上，帮助用户在虚拟现实更好的完成指定任务。由于实验室之前的交互式路径规划中，仅仅有几何环境信息路径规划的支持而无法处理更高层次的语义环境信息。本论文主要是通过对多层次环境信息的分析，提出了一个建立多层次环境描述的交互式路径规划虚拟仿真。本报告着重于讨论如何建立一个多层次环境描述交互式路径规划虚拟仿真来验证交互式路径规划对高层次语义信息的处理。本系统对LADEREZE提出的交互式路径规划进行了适当的缩减，保证其在功能上的完整性和正确性基础上，设计了一个简化的、更适宜处理语义层次信息的交互式路径规划。同时，本系统为了保证平台的扩展性，提出了一个独立于3D软件环境的独立环境描述。为了到达此语义交互式路径规划的目标，主要完成以下工作。1.首先，建立一个分层环境表达对不同的环境信息进行分离。其中包括语义，拓扑以及几何层次。保证信息的正确分离而便于处理。2.然后，根据环境信息层次，分层交互式路径规划处理单元可以对环境信息进行分层处理而进行路径规划。3.最后，建立分层环境和当前3D虚拟环境软件的接口。这样，可以允许独立的交互式路径规划在3D虚拟环境中运行。本交互式路径规划系统作为Simon CAILHOL研宄工作的一部分，验证在语义层次交互式路径规划的完整和正确性。为工业组装流程模型的路径规划分析建立了语义层次环境关联。此语义层次信息的分析对之前的路径规划方法做了延生，同时为之后的工业生产交互式辅助提供确认（组装，拆分，等等）。此工作将会在LGP研宄工作以及交互式辅助中继续被使用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
CHAPTER 1 INTRODUCTION  9-27
  1.1 Background  9-10
  1.2 The purpose of project  10-11
  1.3 The status of related research  11-25
    1.3.1 Virtual Reality in Industry  11-13
    1.3.2 Research on Virtual Reality-Product Lifecycle Management  13-15
    1.3.3 Research on path planning tools from robotics  15-18
    1.3.4 Research on interactive automated system  18-20
    1.3.5 Research on interactive path planners  20-25
  1.4 Main content and organization of the thesis  25-27
CHAPTER 2 SYSTEM REQUIREMENT ANALYSIS  27-62
  2.1 The goal of the system  27-28
  2.2 The functional requirements  28-59
    2.2.1 Basic Requirement  28-31
    2.2.2 Environment representation  31-50
    2.2.3 Multi-layer interactive planner architecture  50-58
    2.2.4 Interface representation  58-59
  2.3 The un-functional requirements  59-61
    2.3.1 Interactive path planning un-functional requirement  59-60
    2.3.2 Interactive path planning system's un-functional requirement  60
    2.3.3 Open-source Library compatibility and integration  60-61
  2.4 Brief summary  61-62
CHAPTER 3 SYSTEM DESIGN  62-98
  3.1 Multi-Layer Interactive Path Planning Structure  62-64
  3.2 Environment Model Design  64-78
    3.2.1 Geometric Representation  64-72
    3.2.2 Topological Representation  72-77
    3.2.3 Semantic Representation  77-78
  3.3 Multi-layer interactive planners design  78-90
    3.3.1 Detailed planners' structure  78-79
    3.3.2 Planner Initialization  79-80
    3.3.3 Semantic information initialization  80-81
    3.3.4 Topological Graph Update  81-82
    3.3.5 Topological Path Construction  82-84
    3.3.6 Interactive Users' Assistance  84-86
    3.3.7 Topological Progress Monitoring  86-87
    3.3.8 Topological Path Reconstruction  87-90
  3.4 Interface Design  90-91
  3.5 Key techniques  91-93
    3.5.1 Research issues  91-92
    3.5.2 Tools and techniques  92-93
  3.6 Platform Environment  93-97
  3.7 Brief summary  97-98
CHAPTER 4 SYSTEM IMPLEMENTATION AND TESTING  98-128
  4.1 The environment of system implementation  98-105
    4.1.1 System Conifguration  98-100
    4.1.2 Virtools Simulation Script  100-104
    4.1.3 Virtools Simulation Environment  104-105
  4.2 Key program flow charts  105-109
    4.2.1 Environment Initialization Flow Chart  105-106
    4.2.2 3D Interactive Path Guiding Flow Chart  106-107
    4.2.3 3D Environment Path Re-Computation Flow Chart  107-109
  4.3 Key Interfaces of the software system  109-117
    4.3.1 Initial Simulation Environment  109-110
    4.3.2 Place Display  110-111
    4.3.3 Transition Area Display  111-112
    4.3.4 Semantic Representation in Topological Path Construction  112-113
    4.3.5 Topological Path Display  113-114
    4.3.6 Reconstructed Topological Path Display  114-116
    4.3.7 Assistance To Users Display  116-117
  4.4 System Testing  117-127
    4.4.1 Unit Testing  118-124
    4.4.2 Integration Testing  124-126
    4.4.3 Testing result and inlfuence  126-127
  4.5 Brief summary  127-128
Conclusion  128-129
References  129-134
Acknowledgement  134-135
Resume  135-139

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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