机器人离线编程中虚拟现实人机接口研究

研究虚拟现实人机交互技术在机器人离线编程系统中的应用，以提高系统人机交互的自然性和效率。介绍了将六自由度输入设备FASTRAK跟踪系统用于机器人运动路径交互式生成的原理。提出一种场合相关的基于模板匹配的手势识别算法，通过手势向虚拟环境发送交互命令来对虚拟机器人进行离线编程，实现了数据手套在系统中的人机交互。算法简单、实时性好、识别率高、鲁棒性强。方法已在SGI工作站上实现，应用在自主开发的机器人虚拟示教编程系统中，大大提高了离线编程的效率。     

基于OpenGL的虚拟现实技术在遥操作机器人系统的研究与实现

为了创建具有良好沉浸感和真实感的虚拟现实操作环境,从而使操作者更直观地感知遥操作机器人所处的工作环境,并准确地发出执行指令,对空间机器人远距离遥操作中的虚拟现实系统进行了研究与开发.利用3D建模与OpenGL等关键技术创建遥操作虚拟环境,通过手柄对真实机械臂与虚拟环境中的模型同时进行控制驱动.操作人员可以改变虚拟环境中的视点和视角,依靠更加生动的视觉临场感信息,实现单一的视频反馈所不能达到的监控效果.在模拟大时延的条件下,利用现场真实的信息去修正预测误差,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力.系统结构清晰,可以进行模块拓展并方便二次开发.     

虚拟现实人机交互的eGOMS模型研究

采用心理学和计算机技术相交叉的研究方法,对人机交互中人的认知过程的人类视知觉特征和心理加工机制与特点等进行了细致的探讨;结合虚拟环境中人机交互过程的不确定性、连续性和实时反馈性以及交互可用性评价指标的多样性等特点,提出了适用于虚拟现实人机交互的扩展GOMS(eGOMS)模型,克服了传统GOMS模型要求精确的用户操作、交互界面与实际应用相分离及评价指标单一的不足.以eGOMS模型为基础对PIBG交互范式进行了评估,PIBG为VR用户界面提供自然、隐式交互的手段,从而大大降低了用户在虚拟环境下交互的认知负荷.     

VR技术在城市轨道交通车辆工程仿真系统中的应用研究

传统3D仿真技术系统缺少沉浸感、真实感和互动体验性。提出基于Unity3D引擎、HTC VIVE交互设备的VR(Vitual Reality虚拟现实)的仿真技术,给出在城市轨道交通车辆工程中仿真系统中的应用。进而给出了该仿真系统的硬件建设方案,仿真系统设计的整体框架和开发流程;讨论并研究了仿真系统中虚拟场景及实物的建模和车辆维修实时交互的关键技术。以维修中安装牵引电机螺帽为例,详细阐述了在Unity3D中采用C#编程实现虚拟人机交互功能的逻辑思路、操作过程和设计方法。     

基于Unity 3D的沥青混合料车辙虚拟仿真系统

为解决沥青混合料车辙试验传统教学过程中学生实践操作不足的问题,基于Unity3D 虚拟现实平台,引入VＲ( Virtual Ｒeality) 虚拟现实技术,研发了一种沥青混合料车辙虚拟仿真系统。该系统按照真实的实验环境和实验流程进行虚拟仿真和交互设计,包括实验指导书、器材认知、虚拟仿真实验和实验报告4 个模块,含有自动演示和人机交互两种运行模式供学生自由选择。实验仿真结果表明,实现了沥青混合料车辙试验的3D 立体虚拟仿真体验学习,且运行效果良好。该系统在一定程度上解决了沥青混合料车辙实验中本科教学的难点,有助于提高实验教学的效率,对培养学生动手能力和操作能力具有重要意义。     

基于虚拟现实的机器人异地仿真与监控

研究了利用虚拟现实技术对机器人进行仿真、监控和遥操作集成一种理论及方法,分别建立了用于仿真和监控的虚拟机器人.结合实验机器人、微控制器和无线通讯系统等构建了实验系统,分析了机器人运动在虚拟环境中的定位和控制方法,并进行了相关实验.研究和实验工作表明,虚拟现实技术不仅能够作为视频监控和仪表监视方法的有力补充,还能够在遥操作中带来更好的操控体验,并且与视频反馈相比,可以在有限的数据带宽条件下提供更好的辅助效果.     

光伏微电网虚拟现实系统的设计与实现

为了辅助微电网的建设,借助于虚拟现实技术,设计并实现了微电网虚拟现实系统,其中包括微电网系统中重要组件(如光伏板、逆变器、储能装置等)的设计.首先用3DSMax建模,生成光伏微电网三维场景,然后再导入Quest3D,从而实现光伏微电网虚拟现实系统的漫游.系统对微电网系统的设计和建设具有很好的指导意义.     

基于手势识别的虚拟环境体感交互控制

结合体感交互与虚拟环境技术,提出了一种基于手势识别的虚拟环境体感交互方法,采用Kinect体感设备,实时获取用户的手势数据,通过改进的动态时间规整算法,对所定义的手势语义进行识别,并根据识别结果,发出实时控制指令,实现与虚拟环境的自然交互.在此基础上,实现了基于Kinect手势识别的虚拟矿井交互系统,对交互方法进行测试.实验测试结果表明,手势识别正确率平均高达95.1%,实时性较好,所定义的虚拟矿井手势语义符合人们正常操作习惯,能实现与虚拟环境更加自然的人机交互,可以实现与虚拟矿井自然交互控制.     

三维虚拟校园的设计与实现

虚拟现实技术能够给人构建逼真的虚拟环境,广泛应用于国防、教育、生活、娱乐等领域。本文基于虚拟现实技术,建立了一个三维虚拟校园平台,该系统基于三维建模、虚拟场景、实时交互等技术,实现了虚拟漫游、地图导航、人机交互、智能导游等多种功能,能够全方位地向人们提供有关校园的详细信息。三维虚拟校园系统借助于信息技术实现校园文化的网络延伸,能够成为学校展示和宣传的电子名片。     

基于数据手套的增强现实计算机导论实验教学环境研究

计算机导论的实验教学是该课程的重点和难点。本文引入数据手套构建增强现实的计算机导论实验教学环境,首先分析了基于数据手套的增强现实人机交互方式,接着设计了一个增强现实的计算机导论实验教学交互系统原型,最后通过实验对系统进行了分析。研究表明,该方法对提高学生的学习兴趣和实验创新能力起到了积极作用,改善了计算机导论实验课程的教学效果。     

基于Virtools和5DT数据手套的手势仿真研究

基于数据手套的手势仿真是人机交互研究中的重要内容。首先,采用网格曲面的方法建立了虚拟手的几何模型,解决了简单几何体建模出现的指节断裂现象;其次,为了保证运动映射的精确度,建立了虚拟手的运动模型,针对虚拟手外展时的失真现象,提出了约束值的方法;最后,基于Virtools开发平台,使用数据手套的SDK开发了数据采集模块并给出了具体的方法,编写了手势仿真的脚本程序。实验结果表明,该方法较好地解决了仿真手势的失真问题。     

步伐姿态在虚拟机舱中的识别

以虚拟现实三维机舱训练系统为基础,针对目前光学跟踪器灵敏度低、实训者活动范围小以及头戴式显示设备的交互安全性无法保证等问题,设计了一套能够识别步伐姿态并在虚拟现实机舱中具有实时交互的可穿戴设备。通过实训者穿戴的传感器设备,对操作者步伐信息进行采集并解算,通过无线终端发送至虚拟现实服务器完成实时交互。首先,通过空间状态数据采集实现传感器数据融合、欧拉角姿态矩阵更新;其次,采用嵌入式开发技术设计步伐识别硬件系统,通过上位机编写交互脚本,并通过实验验证过程的可行性;最后,针对设计的方法,通过分析实验,通过二分法在下位机程序中调节权重,找到合适的滤波加权平均值,实现步伐信息的融合处理。实验表明算法合理、数据更新及时、设备运行可靠,能够有效地提高实训者的沉浸感与交互体验。     

基于神经网络的手势识别技术研究

以数据手套为基础,分析了手形的几何关系,建立了虚拟手的模型,由数据手套的数据接口获取各指节的曲伸角度,建立手势标准样本库,并提出了基于BP神经网络的手势识别方法,用手势标准样本加以训练,使其具备识别手势的功能,并利用VC 编程实现BP神经网络,用Matlab验证实验结果的正确性.     

在微机上开发高层建筑CAD系统的技术研究

本文探讨了在微机环境下高层建筑CAD系统的建立与实现的具体方法及技术要点,对模块化程序设计及文件的组织和管理、数据输入、人机对话与系统自动化的关系、施工图绘制等具体问题进行了技术上的研究.     

基于双C8051F020微控制器的应用系统

使用2片C8051F020微控制器,通过其自身的SMBus总线进行扩展,实现了多路模拟量和数字量的输入与输出的应用系统。应用系统使用了USB-UART桥接电路,实现了虚拟串口的USB传输。文中首先简要介绍了C8051F020 MCU与CP2101桥接电路的特点,然后详细阐述了SMBus的总线协议,并说明了上下位机的通信协议以及两片下位机的基于SMBus的数据通信,最后给出了主下位机的程序流程图。     

模型机虚拟实验平台的设计与实现

提出一种基于组件的模型机虚拟实验平台(CPU_VLAB)的设计模型和实现方法.CPU_VLAB采用Java语言实现,具有良好的平台无关性;以Java Bean组件技术开发模型机的基本部件,提高软件的重用性;结合多线程技术的wait和notify机制以及锁的同步控制技术,提出一种组件分类触发调度机制,有效地解决具有复杂关系组件之间的调度运行问题,保证微命令的有序执行.与已有的模型机虚拟实验平台相比,该实验平台不仅在通用性、自主性和可重用性等方面有较大的提高,而且具有良好的可交互性,同时,CPU_VLAB的组件调度机制为开发计算机硬件类课程虚拟实验平台提供参考.实验结果表明:在此平台上,学生能够搭建和验证模型机实验,从而巩固对CPU工作原理的理解,大大提高学生的实践动手能力和创新能力.     

基于虚拟仪器的压裂施工地面监测仪的研制

认为基于计算机的虚拟仪器是目前通用、专用仪器仪表的一种发展趋势 .以通用计算机为核心 ,利用各种嵌入式硬件模块构建系统的硬件 ,结构紧凑、便携 ,适于现场操作 .应用 Labview软件编写用户程序 ,编程效率高 ,界面友好、操作简易 .该系统可以实时客观地记录、存储、显示、分析现场施工的各项参数 ,确保施工质量和施工安全 ,同时为进行深入的理论分析与研究提供了可靠的数据资料 ,为压裂施工的定量分析开辟了一条新的技术途径     

虚拟环境下人工拆卸的实现

从产品装配性分析的角度出发 ,提出了在虚拟环境下进行人工装配 (拆卸 )的方法 .借助数据手套、头盔装置等输入输出设备 ,在虚拟环境下操作者可以对装配体中的零件进行抓取、移动 ,并记录装配体拆卸顺序与各零件的拆卸路径 ,从而为产品的装配分析提供依据 .讨论了实现虚拟人工拆卸的若干关键技术 ,并用示例说明了该方法的有效性 .     

会计电算化信息系统的内部控制

企业应加强对会计信息系统的控制,包括以组织措施为主的一般控制和以计算机系统程序控制为主的应用控制．通过加强和完善会计信息系统的内部控制,确保企业会计信息系统的安全、有效．