VR技术在力觉临场感遥控作业系统中的应用研究

目前虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ简称ＶＲ）技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力觉临场感遥控作业虚拟现实系统,阐述了虚拟力的产生以及虚拟接触的检测,最后提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法克服系统时延影响的有效性。     

基于虚拟现实的船舶轮机仿真训练系统

将虚拟现实技术应用于轮机系统仿真中,建立了"基于虚拟现实的轮机仿真训练系统". 虚拟现实技术是近年来发展起来的一种新的计算机技术,结合了计算机硬件,图形显示,生理学,心理学的最新研究成果.本系统实现了传统船舶轮机仿真系统所无法实现的一些特殊运行情况的模拟,并为训练者提供真实的临场感觉.本文介绍了系统的设计思想、总体结构及系统的组成和特点.     

三维立体显示技术综述

三维立体显示技术能提供更加真实、立体的临场感,因此近年来成为虚拟现实领域中的一个研究热点.按照立体显示技术的运行模式分类,讨论现有的几种立体显示技术的工作原理,分析了各种显示技术的优缺点及其应用范围.展望了立体显示技术未来发展的3个重点:增强现实、手机和立体电视显示,全息成像,并对研究前景进行了必要的探讨.     

六自由度跳伞模拟训练系统设计与实现

针对当前的跳伞模拟平台无法全方位还原跳伞各阶段六自由度运动过程的问题,设计并实现了六自由度跳伞模拟训练系统。设计了模拟器的体系结构,并说明了跳伞运动解算、六自由度运动平台、操纵负荷、虚拟现实视景、体感营造、教员控制台等分系统的实现。该系统通过引入六自由度电动平台,带动受训者模拟跳伞各种姿态,帮助受训人员掌握跳伞操纵动作,增强姿态保持能力;利用虚拟现实技术,还原三维跳伞场景,训练临场感强、效果逼真,对提高跳伞训练质效、促进部队战斗力建设具有重要意义。     

基于范例推理的后勤非对抗性仿真作业系统研究

在介绍基于范例推理方法基本原理的基础之上,分析了基于范例推理的后勤仿真作业系统的框架结构和工作原理;探索了应用范例推理方法实现后勤仿真作业系统的技术框架,仿真作业系统中对范例检索采用最相邻近策略,将范例属性采用对称二维表结构方式存储,对范例特征的影响程度依次检索。说明了仿真作业系统的学习机制,范例库学习中采用的多范例集成机制。     

高临场感和自然交互性的分子可视化教学系统

介绍一个面向分子可视化教学的虚拟现实系统。系统基于多投影无缝拼接技术提供了具有高度临场感的虚拟环境，使学生沉浸在虚拟的分子、原子模型结构中学习生化分子的有关知识。学习者不仅可以带上立体眼镜，观察到高度真实的三维立体分子结构，而且可使用6自由度触觉，力觉反馈设备对分子模型进行自然直观的交互操作，获得操作真实物体的效果。文章主要介绍系统硬件构成、多投影无缝拼接、触觉交互技术、分子可视化以及分布式绘制等方面的内容。     

虚拟现实技术及其在农业机械设计上的应用

虚拟现实技术的出现为解决传统产品开发过程中存在的问题提供了有效的途径,并带来了生产领域中方法和观念上的变革。分析了虚拟现实技术的特点,以及基于虚拟现实技术的产品开发的流程,回顾了虚拟现实技术在农业机械设计的应用,在此基础上,提出了一种基于虚拟现实技术的农机设计流程。     

高性能面向对象场景图系统

描述了一种高性能场景图系统的设计与实现。主要的设计目的是使三维图形应用开发者从繁琐的低级API(如OpenGL)中解放出来并获得最高的图形性能。该系统可以工作在Windows和各种UNIX变体(如IRIX、Linux等)操作系统上，主要的目标操作系统是Windows，主要针对低端(单处理器)硬件平台(如个人电脑)。应用范围包括视景仿真、虚拟现实、科学可视化、临场感娱乐及其他实时三维图形应用。     

力觉临场感时延界限的分析

力觉临场感系统中存在较大的通信时延和力反馈,造成系统的不稳定.本文从建立力觉临场感系统的时延动力学方程出发,利用差分微分方程组,对一维力觉-临场感系统分析一种较简单的情况,即从机械手与环境中的一个弹性体作用,该物体不发生位移而仅产生弹性形变.对力觉临场感系统在弹性环境下的时延稳定性进行分析,讨论了模型中各参数的影响,确定了时延界限的正确性.     

虚拟现实技术在士兵系统研制中的应用

首先简要介绍了士兵系统的基本概念,然后,对研制过程中应用虚拟现实技术的必要性和可行性进行了分析,最后,对虚拟现实技术在研制中的需求作了初步分配年,为下一步将虚拟现实技术应用到士兵系统研制中奠定了基础。     

虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用

将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯泡等遥操作任务。     

机器人臂/手集成系统的图形仿真及其在遥控操作中的应用

介绍了机器人臂与多指灵巧手集成系统的图形仿真,对系统建模、传感器仿真、运动规划、面向虚拟现实的人机接口设计以及在遥操作中应用进行了研究,并介绍了已经完成的工作。     

面向遥操作手眼协调的虚拟仿真交互控制方法

针对遥操作过程中,虚拟仿真场景的观察视角动态变化时,人机交互的易用性将严重影响操作效率的问题,提出一种面向遥操作手眼协调的虚拟仿真场景交互控制方法。通过坐标系变换的方式将遥操作运动控制指令进行映射变换后再发送给遥操作对象,实现在观察视角变化时,交互设备与虚拟显示视景中遥操作对象运动协调一致。通过Unity 3D搭建虚拟仿真场景进行实验验证,并与传统交互方式进行对比,结果表明所提方法使遥操作过程具有更高效的交互性。     

基于增强现实的机器人遥操作系统研究

在遥操作系统中,预测仿真中存在的建模误差和运动累计误差严重影响遥操作的安全性、精度和效率。采用增强现实技术可以有效地解决该问题。采用视频融合和物体定位技术,操作者可以方便地对比仿真规划结果和实际机器人执行结果之间的差异,并可以通过修正和更新仿真模型来补偿建模误差和运动累积误差。实验结果表明该系统不但可以有效地消除通讯时延的影响,还可以提高遥操作的精度和效率。     

基于角点特征的KLT跟踪全景图像拼接算法

虚拟现实技术在航空航天、机器人遥操作和生物医学等领域得到了广泛应用，已成为研究问题的一种重要手段，全景图像的拼接技术则是其中一个非常重要的环节。通过SUSAN检测算子提取图像特征角点，利用快速RANSAC算法来实现图像的初配准．然后把检测到特征角点作为图像中的运动目标，利用KLT跟踪算法，确定各特征角点的精确位置，从而得到图像之间精确的单应性变换矩阵。在图像融合过程中，提出了消除图像拼接过程中“鬼影”的办法。实验结果表明，该算法能够大大提高图像配准精确度，并具有较好的鲁棒性。     

用于汽车操纵稳定性模拟的虚拟现实平台的研究

运用虚拟现实技术建立了一套桌面虚拟现实系统来进行汽车操纵稳定性的研究。首先按照汽车操纵稳定性的要求建立了相关的虚拟试验场景以及汽车操纵稳定性的动力学模型。在此基础上,利用Matlab/Simulink及其虚拟现实工具箱构建了实现汽车操纵稳定性仿真可视化的桌面虚拟现实系统。最后进行了基于虚拟现实的汽车操纵稳定性仿真。结果表明该桌面虚拟现实系统基本能够实现对汽车操纵稳定性的研究,同时该系统提供了新的评价和分析汽车操纵稳定性的工具。     

基于投影的增强现实系统中的光照技术研究

基于投影的增强现实系统是增强现实技术中的一个新的研究领域。针对基于投影增强现实技术的魔幻展台系统中的光照问题,我们提出了一套解决魔幻展台中真实场景与虚拟场景光照影响一致性的方法,给出了相关算法的关键代码,采用投影仪补充投射阴影的方法来实现虚拟物体的阴影制作,解决了真实场景与虚拟场景之间相互遮挡的问题,增强了魔幻展台中虚拟物体的真实感及与真实场景的一致性,取得了良好的效果。     

产品装配虚拟现实技术及应用

介绍了产品装配的虚拟现实技术。建立了集成桌面虚拟现实环境。开发了产品装配的虚拟现实系统,包括系统的体系结构、人机交互界面和系统功能模块的开发、装配仿真及与装配有关的结构分析结果的虚拟显示等。     

基于粒子系统算法的矿井火灾可视化研究

利用虚拟现实技术系统对矿井火灾进行模拟,从而提高矿井火灾救灾处理及事故勘察水平是当前煤矿灾害处理的发展方向。其中最关键的技术是解决矿井火灾模拟中火灾现象可视化的问题。本文从矿井火灾现象独有的现象出发,论述了采用粒子系统建立矿井火灾虚拟现实系统中火灾现象的可视化表现的原理、算法,介绍了煤矿火灾的特点以及粒子系统算法应用于煤矿火灾虚拟现实时的特殊处理方法。据此编制了基于粒子系统算法的矿井火灾可视化程序。