在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

带虚拟仿真预测系统的遥操作机器人在核电站等复杂环境中作业时,可能会出现虚拟仿真机器人与实际机器人的工作状态不同步,从而导致影响操作者判断,发出错误指令。研究了一种基于在线修正虚拟仿真预测算法的遥操作机器人系统。主端虚拟仿真预测系统建立了从端环境及机器人的虚拟模型,根据操作者命令对从端机器人的状态实时预测,同时根据从端现场检测到的机器人状态对虚拟机器人进行在线修正,以保证虚拟仿真预测系统与从端机器人工作状态同步。实验结果表明：主端虚拟预测平台能够实时预测出从端工作状态;当从端机器人未能按照指令运动时,主端虚拟场景也与从端的工作状态同步。     

一种基于神经网络的机器人故障检测方法

在对多种故障检测方法进行分析比较的基础上，提出一种基于神经网络的机器人故障检测系统结构，给出在线学习逼近机器人标称模型的故障检测方法。仿真结果表明，该方法能对机器人运行过程中出现的故障进行检测和定位。     

基于进化FCM算法的故障诊断方法

为了提高故障的诊断效果,首先利用一种改进的离散傅里叶变换方法提取故障特征,然后提出了一种扩散式遗传算法,将其与模糊C 均值(fuzzyC mean,FCM)聚类方法结合设计了一种进化FCM故障识别方法。该方法通过离线优选虚拟标准样本,达到快速、准确在线识别故障的目的,很好地解决了FCM算法经常收敛到局部极值点的问题。最后以某型歼击机结构故障为例进行了仿真验证,结果表明该方法确能有效的检测出歼击机的各种故障。     

基于WBS的虚拟采办系统分析与协同建模研究

在线虚拟采办是与真实采办实时交互和并行发展的、仿真模型动态演进的、多学科模型和仿真技术集成的协同仿真系统,需要解决的问题之一是仿真模型与真实系统之间的综合集成。从分析采办的多域多维多尺度特点入手,以采办的工作分解结构为协调基础,建立虚拟采办过程模型,并从任务、信息和资源三个方面讨论同步和异步方式的协同建模问题,最后提出在线虚拟采办系统框架。该系统可实现虚拟采办与真实采办在不同域、不同层次、不同维的动态交互,体现了在线仿真系统并行性、动态性、集成性的特点,可促进虚拟采办的实施和应用。     

基于传感器网络的在线决策融合目标检测方法

针对传感器网络(sensor network, SN)目标融合检测应用中融合中心无法精确地获得局部传感器节点检测性能参数的问题,建立了基于SN的目标融合检测系统,提出了一种非理想信道条件下在线决策融合的目标检测方法。该方法依据解调后数据构建了节点未知虚警概率、检测概率以及节点与融合中心信道平均传输错误概率等未知参数求解模型,并采用非线性最小二乘方法在线地估计出这些未知参数。进而通过选择性能优的节点参与融合,最大化融合检测系统检测概率。仿真结果表明:这种在线决策融合方法能够准确地估计出传感器节点的概率参数以及信道的平均传输错误率;相比于已知先验的最优似然比融合规则,在线决策融合规则检测性能相当。     

分布式虚拟装配环境中碰撞检测方法研究

碰撞检测速度,网络延时和网络带宽对碰撞检测的限制是分布式虚拟装配系统中碰撞检测面临的主要问题.针对上述问题,提出了一种分布式碰撞检测解决方法,并对该方法中的同步方式、碰撞模型生成和几何元素间的相交检测进行了详细论述.应用结果表明该方法的有效性与实时性能够满足分布式虚拟装配的要求.     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下，多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术，本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系，提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法，该方法可全面而灵活地支持协同设计，在产品实际设计、制造和使用之前，对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法，并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

虚拟装配环境下快速碰撞检测方法的研究

碰撞检测算法的效率对提高虚拟装配环境的真实性和沉浸感具有重要的影响。提出了基于分层次剖分的快速碰撞检测方法。该方法通过综合运用空间剖分法和层次包容盒法快速减少需要检测的基本几何元素对数。利用虚拟装配过程的时空连贯性，通过引用模型缓存和冗余面片索引技术减少计算量和内存占用。应用结果表明该方法能够满足大规模虚拟装配环境的要求。     

多感知通道融合虚拟实验的快速生成方法

针对传统虚拟实验存在的开发效率低、体验单一等问题，提出多感知通道融合虚拟实验的可视化快速生成方法。对虚拟实验的实验步骤、实验步骤序列进行定义。提出基于Petri网的实验元素参数化描述方法对实验步骤序列进行描述，突破传统虚拟实验一步步按既定程序走的约束，支持建立探究式虚拟实验。提出路由图的可视化表达方法及其与Petri网之间的转换方法，使用户能通过编辑路由图的方式实现实验的快速开发，融入了嗅觉与温感两个通道的反馈，使实现视、听、嗅、触多感知通道融合的虚拟实现成为可能。为验证所提出的方法，开发了相应的原型系统，并以铝热反应实验为例，介绍生成过程。结果表明：该可视化快速编辑方法对虚拟实验的编辑有效且可行。     

空调箱传感器故障在线检测和诊断新方法

针对空调箱的温度、流量等传感器进行固定偏差和漂移故障的检测与诊断,提出了一种基于统计学的方法进行在线的故障检测和诊断。主成分分析法根据系统正常的历史数据建立数理统计模型,通过传感器实际测量数据与正常数据在故障子空间投影的比较,对传感器的故障进行在线检测。联合角度法改进了传统的贡献图的诊断方法,通过对故障库中的故障知识的利用,能够在线的分离出发生故障的传感器。     

虚拟装配中基于数据手套的虚拟操作研究

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。     

基于目标区域约束的牙颌模型分割线探测方法

精确的将牙齿从牙颌模型中分割出来是虚拟牙齿矫正系统的一个重要的预处理问题.现有方法在进行牙颌模型分割时,多会对所有的面片直接进行计算处理.针对该问题,提出一种基于目标区域约束的分割线探测方法,可以将探测范围锁定在实际分割线的周围.该方法根据种子点的位置自动构建切割平面及切割线;通过寻找切割线上负曲率最大的位置来锁定探测...     

基于碰撞检测的触觉渲染优化方法

提出了一种基于碰撞检测的触觉渲染优化方法，根据触觉设备的运动状态，在主线程中动态构造一个包围盒，使用方向包围盒（OBB）碰撞检测方法裁减掉大量的不可能“触摸？’到的三角面片集，只渲染可能“触摸’，到的三角面片来。实例分析表明优化后的触觉渲染算法占用时间基本不受场景中三角面片数量的影响，适合虚拟装配场景的触觉渲染。     

实时力觉交互中的虚拟力计算及渲染方法

虚拟力计算和渲染是虚拟现实力觉显示系统的核心技术。针对人与虚拟环境通过工具进行接触交互的任务,讨论了提高力觉显示逼真度的方法。静态物体采用三角片模型,运动的虚拟工具采用质点模型。用均匀划分包围盒方法和基于三角片元素拓扑关系及最短距离迭代的方法,分别解决虚拟力计算的碰撞检测和碰撞响应问题。针对物体几何特征逼真度显示给出了渲染判据,实现了逼真度和稳定性的矛盾折衷。基于力觉交互设备Phantom,开发了力觉仿真系统平台,通过感知具有典型几何特征的物体形状,验证了虚拟力计算和渲染方法的有效性。     

虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台

为解决虚拟装配存在人机交互度、行为仿真与用户设计效果不佳等问题。以大型拖拉机变速箱为对象,研究了多碰撞体的齿轮动力学运动与行为仿真方法,提出了基于轴和面约束的多零件模型在虚拟环境中的定位方法,开发了人机交互式的虚拟环境,每帧消耗的时间约为10 ms,实现了复杂变速运动行为及其仿真。同时虚拟装配模块里配置了AR接口,可通过手式进行主动式智能虚拟装配。试验表明,系统能按照用户需求进行主动式的虚拟装配、干涉检测、学习装配知识、方案设计、提示装配错误等,为复杂变速箱的虚拟制造与装配提供了仿真平台,平台具有可扩展性。     

基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现

快速的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性和增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟装配环境的复杂性、实时性和精确性又对碰撞检测提出了更高的要求。文中对基于虚拟装配的碰撞检测问题进行了描述,提出了面向虚拟装配的分层精确碰撞检测算法,并对该算法中的面片层碰撞检测算法和精确层检测算法进行了论述,应用结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性要求,为虚拟环境下的装配工艺规划奠定了基础。     

Virtual reality mobility model for wireless ad hoc networks

For wireless ad hoc networks simulation, node＇s mobility pattern and traffic pattern are two key elements. A new simulation model is presented based on the virtual reality collision detection algorithm in obstacle environment, and the model uses the path planning method to avoid obstacles and to compute the node＇s moving path. Obstacles also affect node＇s signal propagation. Considering these factors, this study implements the mobility model for wireless ad hoc networks. Simulation results show that the model has a significant impact on the performance of protocols.     

基于虚拟现实的综采工作面仿真系统研究

虚拟现实技术是现代仿真技术的一个重要发展方向,已经开始应用到矿业领域。应用虚拟现实技术,结合OpenGL和Visual C 6.0,建立了综采工作面仿真系统。系统设计数据输入、场景建模、场景漫游、交互控制和工艺仿真五个功能模块,分别以液压支架和采煤机为例分析了行为建模和交互控制实现过程。系统具有场景漫游和设备操作等交互功能,并可模拟综采工作面生产工艺过程,系统的实现为整个矿井的模拟提供了可行的思路和方法。     

多自由度机械臂系统的虚拟样机开发

结合典型产品医用心血管造影系统,利用虚拟样机技术,对多自由度机械臂系统的运动防碰进行了仿真分析和预测,确定了PLC运动控制的算法。以上工作首先基于对系统运动防碰存在问题的分析,并借助距离检测方法,在Pro/mechanic软件系统上进行实现。随后,为了解决控制系统和机械系统动态特性匹配问题,基于ADAMS/MatLab进行了机械系统和控制系统的集成仿真,对整个系统的运行工况的动态特性进行了分析,从而,从工程实现的角度解决了某类医疗装备的运动防碰问题,为产品的定型提供了准确而有效的方案。