基于力反饋的形變建模及虛擬柔體變形技術(shù).pdf

1、在基于虛擬手與虛擬物體的交互技術(shù)中加入力反饋技術(shù)對于增強交互的沉浸感、指導(dǎo)虛擬手對虛擬物體的操作、預(yù)測虛擬物體的行為以及提高交互的真實感等都起著非常重要的作用。長期以來的研究都還局限于剛體之間的力反饋，然而，可變形物體的力反饋因其更具有實用性和現(xiàn)實意義而備受關(guān)注。 本文以提高可變形物體仿真的實時性和真實感為目標，提出了改進表面網(wǎng)格的簡化質(zhì)點一彈簧模型，由于我們采用的交互式三維建模工具都是采用表面網(wǎng)格模型來對物體建模的，所以本文采

2、用表面網(wǎng)格模型方便了虛擬物體數(shù)據(jù)的獲取，對于隨之產(chǎn)生的物體的體行為缺失的現(xiàn)象本文采用法向約束彈簧來彌補，并引入邊折疊的方法簡化網(wǎng)格減小了計算量。由于線彈性模型在大變形下會失真產(chǎn)生‘超彈性’現(xiàn)象，本文采用了近似非線性修正的方法解決了這個問題。將表面網(wǎng)格的受力點鄰近區(qū)域采用更高分辨率顯示，以提高彈性物體變形區(qū)域周圍的視覺真實感，將彈性物理學(xué)引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)中總結(jié)了可變形物體的三種物理屬性，通過Matlab仿真彈性物體變形，有很好的視覺效果，

3、進一步在本實驗室采用VC++、OpenGl開發(fā)的虛擬手交互平臺下嵌入單點法向受力時的變形算法，取得了很好的形變仿真效果。對于可變形物體的力反饋問題，本文擬定了軟物體與虛擬手的碰撞檢測策略，通過實驗研究了對線彈性和非線彈性反饋力采用不同模型計算的依據(jù)。又根據(jù)研究需要對彈性物體反饋力的情況分為四種：線彈性單點力、線彈性多點力、非線彈性力和對彈性物體面施加力，并提出這四種情況下反饋力計算的方法。對扭曲形變時的靜摩擦力和動摩擦力的計算進行了探討