交互式自行车模拟器中的力觉反馈研究

力觉反馈系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分，它主要模拟真实环境骑车过程中手把及脚踏板对骑车者产生的力反馈，使骑车者通过模拟器体验到真实骑车环境中的力觉。从骑车过程中骑车者的受力分析入手，设计了一套适合于交互式模拟器的力反馈软硬件，并着重分析了将虚拟环境中的自行车与模拟器力反馈硬件系统之间的反馈力准确映射方法。     

基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.     

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.     

圆锥破碎机破碎产品粒形研究

结合圆锥破碎机的结构及工作原理,将粒度分布预测模型与表征粒形随粒度变化的经验公式相结合,建立了基于粒度分布的破碎产品针片率预测模型,实现了对于圆锥破碎机破碎产品针片率的求解;在对圆锥破碎机进行破碎腔分层及各破碎层粒度情况求解的基础上,建立了用于计算各破碎层排出物料针片率的计算模型;以PYB900型圆锥破碎机为例,依据其结构参数和工作参数等进行针片率预测,证明采取提高主轴转速、改进破碎机结构参数和增加破碎腔中破碎事件的发生几率(物料重复破碎次数)等措施,是改善破碎产品粒形的有效途径.     

分布式虚拟装配系统的多用户建模与协同技术研究

研究了支持多用户实时协同虚拟装配的关键技术,提出了基于角色访问控制(RBAC)的多用户管理模型和基于HLA/RTI的实时协同装配案,以此为基础开发出了支持实时协同交互装配操作仿真的虚拟装配原型系统,并以某汽车部分总成多用户协同装配为例对相关技术进行了验证.     

基于船舶人机工程的虚拟人操作驱动建模仿真技术

针对船舶设计过程中复杂的人机工程学问题,提出了在虚拟环境中通过满足精度要求的虚拟人实时驱动模型仿真的新方法.采用动态约束方法,基于旋转信息建立虚拟人实时驱动模型,将运动跟踪系统捕获的真人运动参数映射到实时驱动模型而实现对不同百分位人体模型的操作;建立驱动误差模型,分析运动跟踪系统误差对实时驱动模型驱动精度的影响;基于上述方法开发了船舶虚拟人实时驱动模块,并集成到船舶产品设计的虚拟评估系统中;以某型船舶机舱设施布局的人机工程学评估为例进行应用验证.结果表明,所提出的虚拟人操作驱动模型具有较好的有效性.
     

交互式宇航员太空行走仿真系统的研究与开发

以载人机动装置(MMU)的设计与开发为背景,基于PowerWall虚拟现实硬件平台,运用了虚拟现实技术(VR),为带上肢干扰的宇航员舱外太空行走活动的模拟,开发了一个进行预测、训练的虚拟样机仿真实验环境。该交互式仿真系统包括四个模块,即输入模块、MMU控制仿真模块、虚拟场景管理模块和输出模块。文中详细叙述了系统的设计、构成及关键技术。     

基于仿真的虚拟产品设计若干关键要素研究

虚拟产品设计需要从管理、方法论、实现技术和数学工具层面同时展开研究。分析了基于仿真的虚拟产品设计应该实现的核心功能,提出“三核心四层次”的虚拟产品设计框架。总结了框架中建模技术、仿真技术、优化技术和集成技术等关键要素面临的挑战,并给出了对应的研究方法和目前取得的初步研究成果,主要包括:全息产品建模方法;基于仿真试验的统计回归与优化技术和稳健优化决策技术。最后指出了进一步研究的方向。     

交互虚拟装配仿真过程中物体间间隙动态计算方法

提出一种支持实时交互虚拟装配操作中物体间最小间隙的快速计算方法,该方法使用基于层次包围盒模型的最小距离计算快速定位场景中模型间距离最小的一个或一组包围盒,进而确定模型距离最近的目标多边形组群,最终计算最小间隙数值和位置.该方法优点为能够借助虚拟装配系统中动态碰撞检测功能以及并行计算体系完成最小间隙计算.随后将该计算方法集成到DPVAE（Distributed Parallel Virtual Assembly Environment）虚拟装配软件系统,并以某型轿车的底盘装配中间隙动态计算和显示为例进行应用验证.结果表明,该方法能够支持交互虚拟装配仿真中的间隙动态测量与显示.     

Simulation-based Manufacturing System Modeling

In recent years, computer simulation appears to bevery advantageous technique for researching theresource-constrained manufacturing system. Thispaper presents an object-oriented simulationmodeling methed, which combines the merits oftraditional metbods such as IDEF0 and Petri Net. Inthis paper, a four-layer-one-angel hierarchical