一种虚拟维修动作生成的两阶段方法

虚拟维修仿真技术应用越来越广泛.在虚拟维修仿真中,虚拟维修人员的动作逼真性是较为重要的因素之一.对虚拟维修系统中维修动作的实时、连贯生成问题进行研究,提出一种两阶段方法,把虚拟维修动作生成分为目标接近阶段与目标到达阶段.在目标接近阶段应用快速的基于雅可比转置的逆向运动学算法求解;在目标到达阶段,应用线性插值和曲线拟合方法求解.最后在课题中应用该方法成功解决了由收敛性、动作特征等因素引起的动作不连贯,速度不一致问题.     

一种基于虚拟维修仿真的交互式电子技术手册生成方法

基于并行工程思想,提出了一种基于虚拟维修仿真分析过程的结果数据制作装备交互式电子技术手册(IETM)的方法。主要研究工作为:构建了一种基于主题的IETM内容数据模型(CDM),给出了典型装备IETM的组成结构;分析了典型虚拟维修仿真分析过程中的结果数据;提出了虚拟维修仿真系统和IETM创作系统的并行集成框架,设计了集成接口和相关模型,在产品生命管理平台下实现了二者的集成;在基于Jack软件环境的虚拟维修仿真系统中,以某型榴弹炮为例,进行虚拟维修样机建模、维修任务生成、虚拟维修仿真,最后通过以上结果数据生成了该榴弹炮的4级IETM系统。     

协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制

针对操作人员难以在有限的光学运动捕捉设备捕捉范围内自由运动的问题,开展了协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制研究。基于光学运动捕捉设备对操作人员的下肢动作进行捕捉,根据实时识别结果控制虚拟人体进行大范围运动。针对维修操作过程中的虚拟人体手部运动控制,分析了虚拟人体的手部交互过程,提出了一种基于动态贝叶斯网络的维修操作智能辅助方法。以某液压缸协同式虚拟维修操作仿真平台为例验证了方法的有效性。该方法实现了对虚拟人体维修操作过程的有效控制,具有实时性好、交互性与感知性强等优点。     

装备虚拟维修训练系统设计方法研究

开发虚拟维修训练系统是一项复杂的系统工程,Agent的理论、技术为大型、复杂系统的分析、设计和实现提供了一个崭新的途径,介绍了多Agent系统工程(MaSE)方法及其开发工具agentTool,针对传统软件开发方法的局限性,运用MaSE方法指导虚拟维修训练系统的分析、设计和开发,提出了一种基于Multi-Agent的虚拟维修训练系统(VMTS)结构框架,整个系统分别由7个具有交互作用的Agent组成,并运用图形模型描述了系统目标、行为、角色、Agent类型及Agent之间的通信接口,从而将VMTS转化为一个多Agent系统的设计与开发,提高了系统的健壮性、灵活性和可重用性。     

一种基于Petri网的虚拟维修过程建模方法

在虚拟维修领域,一般采用Petri网进行维修过程建模,存在建模方法复杂、理解困难,无法描述维修工作中复杂的行为关系等问题。因此根据维修资源属性和维修过程的特点,提出了一种实用的建模方法,首先将资源分为可变资源与不可变资源,提出了元模型融合的定义,给出了资源共享元模型和操作过程元模型,同时根据过程模型的拓扑特征,提出了广义状态机的概念,在分析模型结构的基础上,提出了基于广义状态机的子网合并。结合实际维修给出了模型实例,并验证了模型的正确性。     

一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法

虚拟卷尺测量是工业培训系统中重要的工序,其交互仿真的逼真度主要取决于抓取的稳定性和卷尺建模的精确性。结合虚拟手,提出一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法,并应用到风力发电机对中培训仿真系统中。通过融合几何规则和物理规则改进抓取判断方法,并利用四元数调整抓取姿态。在三维Bresenham算法的基础上,通过优化顶点设置解决宽度不均等问题,实现虚拟尺条的平滑伸缩。实验结果表明,该方法是有效的,抓取准确自然,卷尺仿真逼真,能够大大提高虚拟培训效果。     

虚拟维修样机中的刚体部件物理属性建模方法与实现

为了建立逼真的带有物理属性的虚拟维修样机模型,采用对刚体部件物理属性的建模方法,对虚拟维修样机的刚体部件进行了建模.给出了建立刚体部件物理属性模型的框架,定义了时间、空间和质量三个物理学中最基本的物理概念,从模型几何数据的获取,物理属性模型的算法实现和仿真流程给出了建立虚拟维修样机物理属性模型的具体仿真过程,并把此方法应用于某大型设备虚拟维修样机模型中刚体部件模型的建立.通过虚拟维修训练仿真过程可以看出,对刚体部件物理属性模型虚拟维修训练具有更强的逼真度和沉浸感,具有通用性.     

某型弹药虚拟维修训练系统的设计与实现

提出了某型弹药虚拟维修训练系统的框架,并进行了系统设计和实现.系统由虚拟维修模块、理论学习模块和训练管理模块等三个功能模块组成.介绍了系统实现的关键技术包括虚拟维修平台的设计、装备建模与模型优化、拆卸装配序列的描述等.     

装甲兵虚拟兵力战术对抗动作参数矫正方法

针对装甲兵装备体系对抗模拟训练中,虚拟兵力战术对抗动作参数不合理,导致训练效果不理想问题,采取用先验概率估算后验概率的思路对参数矫正:按照OODA理论将装甲兵战术对抗动作分解,并构建影响因素指标体系;提出参数采集方法,建立贝叶斯网矫正模型,并实现动态调整;使用期望优化算法对模拟器训练数据处理,进而验证方法的有效性,实验...     

一种基于SimMechanics CAD转换器生成虚拟样机的方法

SimMechanics CAD转换器是一座沟通机械系统CAD装配图、MATLAB下SimMechanics动力学模型和虚拟现实环境的桥梁。利用此转换器可以方便的将机电产品虚拟样机的仿真模型统一于MATLAB下,并由此模型驱动虚拟现实环境。介绍了SimMechanics CAD转换器的原理以及利用它生成虚拟样机的方法,并通过两个实例说明基于此方法开发虚拟样机的优越性。     

基于逆运动学的虚拟人行走

研究了虚拟人的行走模型和基于逆运动学的运动控制方法。首先对虚拟人的行走模型进行了分析,然后对运动学和逆运动学中的核心问题雅可比矩阵的构建及其伪逆矩阵的求解进行了探讨,最后结合关键帧技术实现了虚拟人行走运动控制的仿真系统。     

虚拟维修中的虚拟人移动仿真

虚拟维修是近年来提出的一个新概念,并在维修性分析、维修训练等领域得到广泛的应用。为了解决维修过程仿真中的维修人员仿真问题,提出了一个分阶段的虚拟人移动仿真方法,采用随机运动规划方法生成虚拟人躯干及头部的无碰撞路径,利用运动捕获数据和运动变形来实现对四肢运动的仿真。在运动规划中引入了姿态转移图的概念,实现了虚拟人移动过程中多种姿势之间的自然转化。采用基于运动变形的方法消除了虚拟人上肢和环境中其他物体的碰撞现象,提高了仿真真实性。

Abstract：

Virtual maintenance is a new concept introduced in the last few years,and has been broadly used in maintainability analysis and maintenance training.In order to solve the virtual human simulation in maintenance process simulation,a multi-stage virtual human locomotion simulation method was proposed.The free collision path of virtual human torso and head was planned by a probabilistic motion planner.And the motion of arms and legs was simulated using motion captured data and motion warping.A new concept of pose transition graph was introduced in order to implement natural pose transition in locomotion simulation.In motion optimization,a method based on motion warping was proposed to avoid the possible collision between virtual human arms and other objects in the environment.     

虚拟维修仿真技术的研究与进展

近年来虚拟维修仿真技术广泛应用于维修性设计、保障性规划及人员培训三大应用领域并取得了巨大的经济和社会效益,成为了当前研究热点。对此分析归纳了该领域内众多国内外虚拟维修仿真案例。针对仿真对象的扩展及新技术的应用,提出了虚拟维修仿真技术的明确定义;总结出了虚拟维修仿真技术的实现流程,深入探讨了该技术研究所涉及的一系列关键技术问题;比较分析了仿真过程中所需的软件实现平台;最后对其未来的研究方向进行了展望。     

虚拟人运动控制技术的研究

在参阅和分析了大量有关文献的基础上，对现有的各种实现虚拟人运动控制的方法进行了总结，特别是对当前广泛使用的参数化关键帧技术、基于物理的仿真技术、运动捕获技术以及运动编辑技术等，从理论到具体的实现等各个方面都作了详尽的剖析，并对各种方法的优缺点进行了分析，可为深入研究虚拟人的运动控制提供有益的参考。     

地震救援虚拟仿真系统中虚拟手的操作

对虚拟手操作进行了分类,用Creator软件建立了虚拟手几何模型。分析并总结了地震现场救援虚拟仿真系统中虚拟手对救援装备的三种操作方式,即对杆状物的掌抓取、对按钮的指尖推动和对开关(旋钮)的指侧面抓取。在Vega环境下,提出了适合每种基本操作的通用碰撞检测方式和通用的相交矢量放置模式,保证了虚拟手操作的逼真度和实时性,并实现了虚拟手对三种类型救援装备的抓取、移动和释放。虚拟手对三种装备的操作同样适用于其它装备。     

虚拟维修仿真中人的行为表示

讨论了虚拟维修仿真中虚拟人和物的行为表示，归纳出虚拟人的8个基本作业行为及其参数表示，作为行为表示的标准可以用于描述仿真中的拆卸活动，建立了虚拟人作业失败的分类及描述，给出了操作物体的各种动作行为，对仿真中人的手形参数进行了分类，总结了虚拟维修仿真中常用的工具。     

基于运动随机性的群体运动合成

运动捕获技术是目前人体动画领域最有前途的技术之一。针对其重用性问题,多种运动编辑方法被提出。然而,这些编辑方法大都针对单个角色运动进行处理;现有的群体运动方法更多的考虑的是运动决策、运动协调。另外,现有的基于物理的动画方法仅仅考虑利用位置随机性来增加变动。通过对单角色捕获运动,施加位置和时间随机性,并结合反向动力学与多层次B样条拟合技术,来合成逼真的群体运动。     

基于PIK算法的虚拟人下意识行为研究

随着虚拟人运动控制研究的逐步发展,人们对虚拟人运动的＂类人性＂提出了更高的要求,有必要对虚拟人的下意识行为进行一定的研究。根据下意识行为生成机理,创建下意识行为智能体,对智能体进行参数设计,确立下意识行为生成方式;构建下意识行为单元,根据智能体＂指令＂选择对应的下意识行为,利用姿态样本库,依据特定任务约束,生成带优先级的逆向运动学（PIK）算法计算需要的初始姿态;参照初始姿态,利用PIK算法对所有任务约束按优先级顺序进行IK迭代求解,生成关键帧,实现下意识行为的生成。实验结果表明,通过使用PIK算法,生成了逼真的下意识行为,大大提高了虚拟人运动的＂类人性＂。