基于灵巧手的空间遥操作仿真系统

针对空间遥操作普遍存在的通讯大延时问题,采用3D图形预测显示的方法,建立了基于灵巧手的遥操作仿真系统.操作人员借助数据手套,直接控制虚拟场景中的图形灵巧手来完成作业,图形灵巧手对操作者的输入指令即时响应,远程灵巧手的动作是经过一定时延迟后图形灵巧手运动的再现,从而有效地避开底层通讯时延的影响.首先介绍了系统框架,然后详细介绍了虚拟环境的建模,包括三维实体建模和运动学建模,重点讨论了人手到灵巧手的运动映射,并对空间通讯延迟进行了教学仿真,最后通过仿真对系统进行了验证.     

基于耦合自抗扰控制器的无标定手眼协调

研究机械臂在手眼关系未知情况下依靠视觉信息引导完成精确定位及跟踪问题。基于耦合自抗扰控制器原理,设计了不依赖于特定任务的广泛意义下的手眼协调控制器。通过将全局固定眼和局部手上眼相结合,实现了整个机器人操作空间范围内的精确定位与跟踪。仿真和实验验证了这一方法的可行性和有效性。     

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。     

灵境遥操作技术及其发展

灵境遥操作是消减不确定大时延影响、增强系统透明度的一种有效方法。首先阐述了灵境遥操作的技术概念和原理,提出了统一灵境遥操作系统的结构模型,然后指出并分析了需要解决的几项关键技术,最后对灵境遥操作的应用前景进行了展望。     

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。     

基于遥操作的分布式仿真协同控制系统

针对机器人网络遥操作的特点,本文提出利用CORBA技术实现分布式协同网络遥操作的一个解决方案。通过建立对象分布式模型数据库,较好地解决了系统的实时性等关键问题。     

虚拟物体力/触觉交互算法的研究进展

虚拟物体在受力作用时的力/触觉交互算法是虚拟环境中力/触觉人机交互的关键。分析了虚拟物体力/触觉交互算法的研究难点。介绍了当前十一种有代表性的力/触觉交互算法,并在此基础上对这些算法的优缺点进行了比较。最后对力/触觉交互算法的发展趋势进行了展望。     

面向电力变压器虚拟装配的多感官融合交互方法

虚拟装配技术旨在真实还原设备和物理场景,在真实环境中人们可以通过视觉、听觉、触觉等多种感官与物理世界进行信息交互。针对已有虚拟装配系统的真实感受限于单一感官人机交互方式的问题,提出一种多感官融合的信息交互方法,以提升沉浸感和操作性。提出一种在待装配体零部件体积差异性大的情况下的改进八叉树AABB包围盒碰撞检测算法,提升计算精度的同时极大减少计算量。实验结果表明：该方法在提高操作性和沉浸感方面有优越性。     

多媒体虚拟教学环境中的实时交互方法

探讨了VRML体系中基于人机交互的系统内部机制，如节点、事件、感应器以及脚本程序等的功能及意义。并以所创建的多媒体虚拟教学环境(MVEE)为背景，结合应用给出了环境中实现人机交互的具体方法及应用实例。     

一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真

研究线结构光视觉传感器安装于多关节测量臂平台上形成复合式测量系统的手眼精确标定,提出了将传感器测量坐标建于激光测量面,通过变姿态测量固定标定点的手眼标定方法。利用机器人运动构型与标定点在传感器的坐标,推导了手眼标定模型。设计标准球为标定靶标,提起球心为标定点。建立了标定仿真模型,基于机构仿真分析平台-InteMech设计了一套仿真试验,试验验证了方法的可行性与有效性。

Abstract：

Hand-eye calibration of the compound measuring system that line structure light visual sensor was mounted on multi-joints measuring arm was researched. A calibration method was proposed,which the measuring coordinate system set on laser plane,a fixed point was measured with sensor from different poses. The hand-eye calibration equation was deduced using robot kinematical parameters and the coordinates of the calibration point in measuring coordinate system. A standard ball was designed as calibration object. And the centre of the ball was the fixed calibration point. Computer simulation modal was discussed. Simulation example was designed in the simulation platform of mechanism analysis-InteMech. The experiments show the calibration method is effective and feasible.     

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。     

集成人机交互仿真系统研制与应用

基于虚拟现实技术和人机工程学原理,综合应用多通道宽屏投影拼接、光学运动跟踪和数据手套手势跟踪、Vega和Creator等许多虚拟现实软、硬件技术,构造出一个可供人与计算机中的虚拟操控系统进行实时交互的虚拟仿真环境,可对人机交互绩效进行动态、客观的测量,继而评价操控面板系统的设计质量,亦可用于各类二维操控面板的操作培训。初步实验结果验证了系统的可行性。     

人机自然交互支持的3D虚拟教具设计

现有学习软件或虚拟教具存在交互方式不自然、抽象性差、不智能的缺点,应用基于自然的人机交互技术,以物理教学中的平抛运动教具作为实例,设计实现一种3D虚拟教具用以模拟教学过程中的真实教具。这种虚拟教具主要采用手势识别技术实现人和计算机的自然地交互,同时采用虚拟现实技术构建教具实体。应用人机自然交互技术支持的3D虚拟教具,具有交互方式自然、空间感强和抽象表现力强的特点,体现了和谐自然地人机交互方式在教育中的广泛应用前景。     

一种基于agent协调的两路口交通控制方法

智能体(agent)技术是近年分布式人工智能领域的研究热点，文章将其应用到城市交通信号控制领域中．在以Q—学习方法实现单路口信号控制的基础上，采用对策论与社会规则相结合的方法实现了两个路口控制agent(TSCA)间的协调问题．通过在仿真环境下的对比，证明采用该协调方法是有效的．     

虚拟现实训练系统中基于手势的人机交互

给出了虚拟手建模和数据手套校正的方法和步骤。通过数据手套与位置跟踪设备的结合使用,得到现实世界中手的姿势以及位置,并以此驱动虚拟世界中的虚拟手进行交互操作。运用神经网络和逻辑组合的方法分别对定义的静态手势和动态命令进行识别,形成相应的操作命令。为验证所提方法的有效性和实用性,将基于手势的人机交互技术应用于某型自行火炮的虚拟驾驶训练中,受训者可以像在真实世界中一样操纵虚拟训练环境中的虚拟物体和部件,取得了满意的训练效果。     

用于人机交互的交流式电磁跟踪系统的研究

虚拟现实系统和计算机仿真系统中广泛采用电磁跟踪系统测量用户的头部或手部的位置和姿态来实现人机交互。本文分析了目前已有的直流式电磁跟踪系统的不足，提出了一种采用交流信号作激励源的交流式电磁跟踪系统，研究了该系统的结构，推导了用于提取传感器接收信号的递推数字互相关算法，讨论了算法参数与算法性能的关系。仿真实验证明了算法的有效性及理论分析的正确性。本文的研究成果为实际的交流式电磁跟踪系统的设计提供了理论依据。     

月球机器人仿真中一种消除轮地交互误差的方法

利用虚拟现实技术虚拟出月球机器人在月面上的作业环境和作业过程,是提高机器人作业的安全系数和工作效率的一条有效途径。在3D重建得到的虚拟月面环境中,如果采用通常的单纯基于运动学(或者动力学)模型的仿真方法,对机器人的作业和运动进行虚拟,那么机器人与地形交互的过程中容易产生接触偏差。而且,随着仿真时间的推进,这种接触偏差会逐渐积累并不断增大,进而严重影响仿真测试的精度和效果。为了消除月球机器人仿真中的轮地交互误差,在分析误差来源的基础上,提出了基于运动学优化的解决方法。最后利用实际的虚拟现实仿真系统,验证了所提出方法的有效性。     

虚拟操作训练系统中的人机交互技术研究

首先概要介绍了人机交互技术发展状况，接着针对某型武器系统虚拟训练系统给出了过程仿真模型，阐述了人机交互系统在过程仿真模型中的作用，在此基础上，重点介绍了依托位置跟踪器和数据手套等虚拟外设实现对虚拟实体进行直接操纵的过程和具体方法，最终实现了采用直接操纵交互技术的某型武器系统虚拟操作训练系统。