基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)字樣機若干關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、虛擬現(xiàn)實以其“可視化”的技術(shù)特點能夠較完整的表達現(xiàn)實中人無法直接感知的物理特性，這一特性可用于加速大型復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計制造過程;基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)字樣機與物理機交互，能使存在于虛擬環(huán)境中的虛擬對象與現(xiàn)實世界中的物理對象之間產(chǎn)生直接相關(guān)的互動和控制，在增加沉浸效果的同時，能夠大大降低相關(guān)領(lǐng)域的運營成本、提高生產(chǎn)效率。
　　本文受國家科技支撐計劃“大型全斷面掘進機數(shù)字樣機關(guān)鍵技術(shù)研究”項目(2007BAF09801)的子課題“全斷面掘進機

2、數(shù)字樣機關(guān)鍵技術(shù)研究”、教育部重點資助項目基于CSCW遠程控制的機械裝備協(xié)同設(shè)計技術(shù)研究(105057)和高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金項目“Web環(huán)境下數(shù)控機床協(xié)同設(shè)計及虛擬樣機研究”(20060145017)，基于虛擬制造系統(tǒng)進行了基于數(shù)字樣機的仿真技術(shù)和交互技術(shù)兩方面研究，其主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于Onyx4可視化系統(tǒng)構(gòu)建了數(shù)字樣機展示系統(tǒng)。并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了某泥水平衡全斷面掘進機的功能展示，驗證了系統(tǒng)的可靠性。

3、>　　(2)建立了某泥水平衡全斷面掘進機的三維模型，研究了轉(zhuǎn)換方法并基于OpenGL Performer開發(fā)包實現(xiàn)了盾構(gòu)機的裝配過程展示和功能仿真。結(jié)果證明程序能夠為盾構(gòu)機功能展示和方案評估提供較大幫助。
　　(3)基于人體骨架模型設(shè)計了一種自然交互方法并構(gòu)建了交互系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了骨架模型的運動功能，為研究數(shù)字樣機與物理機交互打下基礎(chǔ)。
　　(4)在雙中心投影法的基礎(chǔ)上提出了能夠降低視覺融合困難的可變位差主動立體顯示方法，設(shè)

4、計了接口，基于Performer和C語言編制了程序，驗證了該方法的有效性。
　　(5)提出了基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)字樣機與物理機交互方法并設(shè)計了系統(tǒng)框架，構(gòu)建了帶有底盤和機械臂的機器人，研究了底盤和機械臂運動定位的方法，并進行了底盤和機械臂的運動定位實驗，驗證了理論的可行性。
　　(6)基于前文設(shè)計了數(shù)字樣機與物理機交互系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)，研究了利用Arduino和舵機控制器等構(gòu)建交互平臺的方法，基于C語言和Virtools編制了程序，