基于双手交互的虚拟装配仿真技术
面向虚拟装配的双手交互模式研究
面向虚拟装配的双手交互模式研究摘要：在虚拟环境中，虚拟手作为一个自然、直观的交互通道，其灵活逼真的交互动作是达到自然和谐高效的人机交互的关键。
为仿真现实中双手工作方式，深入研究了双手交互的理论和实践，且深入探讨了双手交互模式描述的方式和手段。
并在理论研究的基础上，在虚拟装配原型系统中验证了虚拟手双手协同完成装配任务。
实践证明基于计算感知的虚拟手对增强虚拟装配的情景真实和工艺验证起到了很重要的作用，也具有较好的性能。
关键词：虚拟环境；人机交互；虚拟手；虚拟装配；双手交互0 引言在现实生活中，手是人与外界交互的主要工具。
在虚拟环境中，人们希望像现实世界一样来操纵虚拟物体。
虚拟手作为一种直观的交互方式，便于用户自然、和谐、高效地操作，尤其是对人机交互有极高要求虚拟装配来说，需要虚拟手的介入来验证装配的切实可行性和符合工艺设计要求。
国外从1988年就开始了虚拟手的研究。
Geneva大学的Thalmann M教授领导的MIRA实验室是研究人机交互和虚拟手的最著名的团队之一。
他们提出了一种依赖关节的局部变形模型用于人手的动画和对象的抓取，接着又提出了一种基于DFFD的人手变形模型。
Kunii等人提出了基于环流映射的人手和手臂模型，并以此为基础实现了几种较为真实的手势。
在双手操作方面，Guiard提出了运动链模型，对双手的逻辑分工作出了很好的定义和说明，且有一些分析和实验验证结果，对以后双手的非对称研究有很重要的借鉴意义。
Buxton和Myers以实验验证了双手交互技术不仅对于新手来说很容易学习，还能提高用户操作的性能。
Kabbash等人对优先手和非优先手在指和拖拽任务方面作了比较，表明两只手是互补的，每一个手都有其自身的强项和弱项。
H. Sun 等人设计了一个双手装配系统。
在系统中，双手可以按照约定的约束条件协同完成一项装配任务。
1 双手交互的理论基础双手交互的出发点是充分利用人在现实生活中习得的劳动技能和操作技巧，提高交互的自然性。
面向虚拟装配的双手交互模式研究
的 劳 动 技 能 和 操 作 技 巧 ， 高交 互 的 自然 性 。跟 单 手 操 作 提
０ 引 言
在 现 实 生 活 中 ， 是 人 与 外 界 交 互 的 主 要 工 具 。 在 虚 手
相 比 ， 手 操 作 是 面 向用 户 的 ， 仅 需 要 考 虑 功 能 的 实 现 ， 双 不
摘 要 ： 虚 拟 环 境 中 ， 拟 手 作 为 一 个 自然 、 在 虚 直观 的 交 互 通 道 ， 灵 活 逼 真 的 交 互 动 作 是 达 到 自然 和 谐 高 效 的 人 机 其
交互 的关 键 。 为仿 真现 实 中双 手 工作 方 式 ， 入 研 究 了 双 手 交 互 的 理 论 和 实践 ， 深 入 探 讨 了双 手 交 互 模 式 描 述 的 深 且 方 式 和 手 段 。并 在 理 论 研 究 的 基 础 上 ， 在虚 拟 装 配原 型 系统 中验 证 了虚 拟 手 双 手 协 同 完 成 装 配 任 务 。 实 践 证 明基 于
计 算 感 知 的 虚 拟 手 对增 强 虚 拟 装 配 的 情 景 真 实 和 工 艺 验 证 起 到 了很 重要 的 作 用 ， 具 有 较 好 的性 能 。 也
关 键 词 ： 拟 环 境 ； 机 交 互 ； 拟 手 ； 拟 装 配 ； 手 交 互 虚 人 虚 虚 双 中图分类号 ： ３１９ ＴＰ ９ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２ ７ ０ （ ０ １ ０ —０ ｉ０ ｌ ７ — ８ ０ ２ ｌ ） ３０ ５ －３
现 了几 种 较 为 真 实 的 手 势 。 在 双 手 操 作 方 面 ， ｉ ｄ提 出 了 运 动 链 模 型 ， 双 手 的 Ｇｕａ ｒ 对
倒茶等 。
１ ２ 双 手 交 互 的 心 理 学 基 础 ．
沉浸式虚拟装配仿真技术研究
开发 ， 提高装 配操作 体验 的沉浸感 提供保 障 。 为
收 稿 日期 ：０ ０—０ ～１ ２１ ６ ８ 作者简介： 刘
呖 （ ９０一）男 ， 南 永 州人 ， 北 工业 大学 博 士 后 ， 要 研究 方 向为 Ｃ Ｄ／ ＡＭ。 １８ ， 湖 西 主 Ａ Ｃ
其他 虚拟 外设与 装配零部 件进行 交 互 ， 而体 验真 实的维修 装 配感 觉 ， 从 达到 装配 维修 训练 与试 装 配 的 目的 。最后 ， 一个 多人沉 浸式虚拟 现 实硬 件 平 台下开发 虚 拟 维修 装配仿 真 原 型 系统 ， 在 以齿
轮 箱的拆装作 为 实例 ， 验证 了该仿 真框 架的有 效性 ， 为装 配操 作人 员提 供 了一 种优 良的沉 浸式 用
・
现代 设计 与 先进 制造 技术 ・
刘 呖 陈
冰
鲍 福廷
沉 浸式 虚拟 装配 仿 真技术 研究
了基于物 理 的虚 拟 手 抓 持 为 装 配 力 计 算 提 供 ３，
了条件 。西北工 业 大学 莫 蓉教 授 对 虚 拟装 配 可视 化 与装配 规划等关 键技术 进行 了大量 的研究 ｌ 。 ４ Ｊ
本文 提 出了一个 沉 浸 式虚 拟现 实 环境 下 的多 体动 力学维 修装 配仿真框 架 ， 围绕该框 架对 多体 并
点和 热点 。华 盛顿 州 立 大学 与美 国 国家 标 准技 术 研究 所 （ Ｓ 合 作 开 发 的 虚 拟 装 配 设 计 环 境 ＮＩＴ）
Ｖ ＤＥ（Ｖｉ ｕｌ ｓｅ ｌ ＤｅｉｎＥ ｖｒｎ ｎ ） Ａ ｒ ａ Ａ ｓｍｂｙ ｓ ｎ ｉ ｍｅ ｔ 采 ｔ ｇ ｏ
基于虚拟装配工艺模型装配工序交叉探究
基于虚拟装配工艺模型装配工序交叉探究摘要:虚拟装配是近几年研究的热点问题,是虚拟制造技术的主要研究方向,研究它有极其重要的意义。
它建立了一个全方位的虚拟环境,运用一些技术如计算机建模和仿真技术、计算机辅助设计等技术,它以产品设计为出发点,这样设计师可以在我们虚拟的环境中进行产品的各种设计以及检测和评估产品的各项性能是否符合装配并最终建立合理的方案。
关键词:虚拟装配技术装备规划优化零部件近几十年中在虚拟制造技术中兴起了一个新的研究方向,是关于如何进行虚拟装配,它以产品装配为基础,目标是尽量增加产品的全生命周期和它有关联全过程中设计的质量。
产品设计允许在虚拟的环境中进行,包括对各种产品的设计、装配操作与规划、检测与评估产品的装配质量,以及设计恰当的装配方法,要实现这些功能,我们必须借助各种辅助技术,如计算机建模和仿真技术、虚拟现实技术以及信息技术等,这样就可以建立一个与真实环境相差不大的虚拟环境。
国际上虚拟装配技术虽有了很大的突破,但我们可以看出,这项技术无论是在理论还是方法上都有待提高,很多研究或者取得成功的成果都处于试验和调试阶段,离大规模应用还有很长一段路要走,但我们可以肯定虚拟装配的应用前景很广阔。
1 虚拟装配的核心技术虚拟装配的核心技术主要包括以下几个方面:如何优化与规划装配序列、如何规划路径、合理性的评价和装配的误差分析以及零部件建模等。
以上这些技术必须首先解决,它们是开发虚拟装配大规模应用的基础。
1.1 零部件建模由于各种系统在开发过程中有所不同,在对虚拟装配模型建立中所用的方法也有很大的差异。
由于当前关于虚拟现实软件建模技术的限制,在虚拟装配零部件模型建立过程中最主要用的还是CAD系统。
下面来介绍两种主要的模型:CAD模型和转换的CAD模型。
第一种模型有以下几个优点:其一虚拟装配应用系统源于CAD系统的开发应用,因为它可以直接运用于CAD系统功能部件的CAD模型。
其二如果运用CAD模型配套的虚拟装配系统比较容易完成,诸如零部件以及装配体的建模、装配仿真就允许在同一个系统下运行,对于操作来说方便了很多,但同时也会带来一定的不足如仿真的真实性就会受到影响,所以该模型用于产品的设计阶段。
基于VRML和Java的交互式虚拟装配技术研究
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｖ ｒｕ ｓ ｍｂｌ ｙ ｗｏ ｄ ｉｔ ａ ａ ｅ ｌ ｓ ｅ；ｅ ｔｒ ａ ｕ ｈ ｒｎ ｎｅ ａ ｅ；ｓ ｒｐｔａ ｔ ｏｉ ｇ ｉ ｅ ａ ｅ；ｉ ｔｒｃ ｉｎ ｘｅ ｌａ ｔ ｏ ｇ ｉ ｔｒ ｃ ｎ ｉ ｆ ｃ ｉ ｕ ｈ ｒｎ ｎｔｒ ｃ ｆ ｎｅ ａ ｔｏ
ａ ｄ Ｊ ｖ ａ ｅ ｎ ｒｓ ａ ｃ ｅ ｈｅ ｉｔ ｒｃ ｖ ｔｏ ｓ ｅｗ ｅ ｅ ｖｒ ａ ｅ ｌ ｙｗ ｄ ｄ ｏ ｔｉ ｅｗ ｒ ａ ｅ ｎ ｉｔ ｕ ｅ ｎ ａ ａ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｅ ｈ ｄ．ｔ ｅ ａ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｔ ｅ ｎｔ ｉ ｕ ｒ ａｉ ｏ ｄ ａ ｕ ｓ ｏ ｌ ｈ ｓｂ ｅ ｒ ｃ ｄ。 ｒ ｎ ｉ ｂ ｈ ｔｌ ｔ ｎ ｄ ｄ ｎｏ ｄ ｔ ｅｄ ｎ ｍ ｃｅ ］ ｔ ｆｔｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｕ ｔ ｎｅ ａ ｔ ｅ ａ ｓ ｍｂ ｅｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ｒ ａ ｚ ｄ ｂ ｏ ｉ ｉ ｇＪ Ａ ｄ ＥＡ ｉ ｈ ｙ ａ ｉ ｍｕａｅ ｏ ｃ ａ ｉａ ｒ ｄ ｃ ｔｒ ｃｉ ｓ ｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｉｅ ｙ ｃ ｍｂ ｎｎ Ｓ Ｉａ １ｗ ｔ ｈ ｉ ｖ ｅ ｌ ｎ ｈ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｖｉ ｕ ｓ ｅ ｌ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｅ ｉ ｕ ｌ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｎ ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｔ ｅｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｐ ｏｏ ｏ ｆ ＭＬ ａ ａ Ａ ｓ ｍｂｙ ｉ ａ ｈ ｔ ｓ ａｃ ａ ｉ ｖ ｒ ａ ｌ ｓ ｒ ｒ ｎ ｔ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ．Ｉ ｓ ａ ｅ 。 ｈ ｏ ｈ ｎ ｃ ｔ ｒｔｃ ｌ ｏ ｏ ＶＲ
协作机器人虚拟仿真系统的设计与开发
设计与开发2023-11-09•引言•协作机器人虚拟仿真系统总体设计•协作机器人虚拟仿真系统硬件设计•协作机器人虚拟仿真系统软件设计•协作机器人虚拟仿真系统实验与验证目•结论与展望录01引言研究背景与意义协作机器人(Cobots)技术的快速发展，使得在工业和医疗等领域的应用越来越广泛。
然而，在协作机器人使用过程中，存在由于操作不当或意外情况导致的安全风险。
通过虚拟仿真技术，可以在实际操作前对协作机器人进行模拟和测试，降低使用风险。
010203研究现状与问题当前，已有一些关于协作机器人虚拟仿真技术的研究，但还存在一些问题。
例如，虚拟仿真模型的精度和逼真度不够高，无法完全模拟真实环境。
同时，现有的虚拟仿真系统缺乏对人类操作者的友好性，使得操作者难以直观地进行操作和测试。
010302研究内容与方法本研究旨在设计并开发一个高效、逼真的协作机器人虚拟仿真系统。
最后，为了提高人类操作者的体验，将设计一个友好的用户界面，使得操作者可以直观地进行操作和测试。
首先，将建立精细的3D模型来模拟真实的协作机器人及其周围环境。
其次，通过引入物理引擎和人工智能技术，实现机器人与环境的实时交互。
02协作机器人虚拟仿真系统总体设计系统需求分析安全性需求在系统设计时，需要考虑到机器人的安全性，包括防止机器人对人员造成伤害、与人类工作人员的交互安全等方面。
功能性需求系统需要具备机器人模拟运行、操作控制、任务执行等功能，同时要满足不同用户的需求。
性能需求系统需要具备稳定、高效、响应速度快等性能，以确保用户的使用体验。
系统架构设计基于组件的架构系统采用基于组件的架构，将系统划分为多个组件，每个组件负责不同的功能模块，如机器人模拟运行模块、操作控制模块等。
层次结构系统采用层次结构，将各个组件按照不同的层次进行组织，使得系统更加清晰、易于维护和扩展。
开放式架构系统采用开放式架构，支持第三方组件的集成和扩展，使得系统具有更好的可扩展性和可重用性。
智能制造中的虚拟装配技术
智能制造中的虚拟装配技术引言随着智能制造技术的不断发展，虚拟装配技术逐渐成为工业制造的重要方向。
虚拟装配技术为制造业带来了更高的效率和更低的成本，极大地提高了制造产业的竞争力。
在智能制造应用场景中，虚拟装配技术已经成为了制造企业必备的技术之一。
一、虚拟装配技术的定义虚拟装配技术是指通过计算机模拟、仿真和评估的方法，将产品设计、生产制造和维护技术等相关流程模拟到计算机中，达到设计理论和实际生产流程同步的目的，实现真实装配的效果显示和评估。
依靠虚拟装配技术，可以在真实生产前发现原型机、装配方案等存在的问题，避免生产制造过程中的错误和延误，提高制造效率和产品品质。
二、虚拟装配技术的应用领域1.工业自动化领域虚拟装配技术可以应用在工业自动化领域，通过对各种机器人进行虚拟实验，降低机器人的开发成本，进而加速机器人的研发周期。
2.汽车、航空、船舶等制造行业在汽车、航空、船舶等制造行业中，虚拟装配技术可以通过CAD/CAM等技术，进行整车、零部件的虚拟装配设计。
依靠虚拟装配技术，可以提前发现零部件、装配方案等存在的问题，以避免零部件在生产前的错误，缩短生产制造周期，提高产品品质。
3.机器人仿真和控制虚拟装配技术可以被用于机器人的仿真设计和控制。
通过透过求解虚拟装配方案，提前识别存在的问题，以避免生产制造中机器人的错误。
三、虚拟装配技术的应用优势1. 增加生产效率制造企业可以通过虚拟装配技术，提前发现制造中可能存在的问题，以避免错误和延误，从而进一步提高了生产和制造的效率。
2. 改善了产品质量虚拟装配技术可以通过不断的设计和方案优化，找出不合理的部件或装配方案，提高产品的质量，防止运行中的故障。
3. 降低成本虚拟装配技术以修改和优化的方式，可以降低制造成本、人工成本和设备成本，通过模拟生产和优化设计，可以更好的控制产品的生产成本。
四、虚拟装配技术的关键技术1. 三维模型建立与管理通过对三维模型进行建立与管理，实现虚拟装配及一整个产品的虚拟设计。
虚拟装配关键技术
“虚拟装配关键技术”资料合集目录一、虚拟装配关键技术及其仿真应用的研究二、虚拟装配关键技术及其发展三、虚拟装配关键技术研究与实现四、虚拟装配关键技术及其仿真应用的研究五、定制家具产品的虚拟装配关键技术及应用虚拟装配关键技术及其仿真应用的研究随着现代制造业的不断发展，产品复杂度日益增加，虚拟装配技术逐渐成为制造业的重要组成部分。
虚拟装配是在计算机上进行的产品数字化建模和仿真，帮助企业实现更高效的设计和制造。
本文将详细介绍虚拟装配中的关键技术及其在不同领域的应用场景，并通过案例分析阐述虚拟装配技术的重要性和发展趋势。
一、虚拟装配关键技术1、模型构建模型构建是虚拟装配技术的核心，它包括产品模型、工具模型和环境模型的构建。
产品模型需要精确地反映实际产品的几何特征、材料属性等；工具模型需要表达实际操作过程中使用的工具的几何特征及操作过程；环境模型则需要模拟实际制造环境中的各种因素，如重力、磁场等。
2、数据管理虚拟装配中的数据管理涉及产品数据、操作数据和仿真数据的管理。
产品数据包括产品几何模型、材料属性、装配关系等信息；操作数据包括操作顺序、操作时间、操作力矩等信息；仿真数据包括仿真结果、性能指标、故障信息等。
数据管理需要有效地组织和处理这些数据，以支持虚拟装配的顺利进行。
3、实时仿真实时仿真是虚拟装配技术的关键，它需要在计算机上对产品模型进行实时动力学仿真，以验证产品设计是否合理、装配过程是否顺畅。
实时仿真需要高效率、高精度的仿真算法和强大的计算机处理能力。
二、虚拟装配技术的应用场景1、机械制造在机械制造领域，虚拟装配技术被广泛应用于各类机械设备的设计和制造过程中。
例如，在挖掘机设计过程中，通过虚拟装配技术对挖掘机零部件进行建模和仿真，提前发现和解决潜在的设计和制造问题，大大缩短了产品研发周期。
2、航空航天在航空航天领域，由于产品具有高复杂度，虚拟装配技术显得尤为重要。
通过对飞机和火箭等产品设计进行虚拟装配，可以有效地验证设计的合理性和装配过程的可行性，减少实际装配过程中可能出现的问题。
机械制造过程中的可视化与虚拟装配技术
机械制造过程中的可视化与虚拟装配技术随着科技的发展和制造业的进步，可视化与虚拟装配技术正在机械制造领域发挥着越来越重要的作用。
通过可视化与虚拟装配技术，工程师们可以在设计阶段进行真实感观的模拟，从而快速识别和解决潜在的问题，提高生产效率和产品质量。
本文将就机械制造过程中的可视化与虚拟装配技术展开讨论。
可视化技术是指通过图像、视频或虚拟现实等方式将设计与实物结合，使人们能够直观地观察到产品的外观、结构和功能。
在机械制造过程中，可视化技术可以通过三维模型的建立和展示，快速呈现产品的设计方案，并在设计阶段就发现并纠正存在的问题。
例如，在汽车生产中，设计师们可以使用可视化技术来快速验证汽车的外观设计，以及组件之间的连接和操作方式。
这样，在产品进入实际生产之前，就可以确保产品的功能和形态是符合设计要求的。
虚拟装配技术是指在计算机环境中进行产品装配的过程，通过模拟和仿真，实现产品的各个组成部分之间的交互和协作。
通过虚拟装配技术，工程师们可以在没有实际部件的情况下，进行装配的演示和优化，减少了实物装配过程中的时间和成本。
例如，在飞机制造中，虚拟装配技术可以帮助工程师们预测部件装配的难度和装配顺序，并及时发现并解决装配过程中的冲突和问题。
这不仅可以提高装配的效率，还可以减少装配过程中的人为错误。
可视化与虚拟装配技术的结合，可以实现更加真实和直观的装配过程模拟。
通过将虚拟装配技术与可视化技术相结合，工程师们可以在虚拟环境中进行产品装配，并实时观察到产品的形态和组成部分之间的关系。
这使得工程师们能够更准确地评估产品的装配难度，优化装配顺序，并解决装配过程中可能存在的冲突和问题。
例如，在船舶制造中，工程师们可以利用可视化与虚拟装配技术，通过实时的模拟和仿真，观察到船舶不同部分之间的装配情况，以及与其他设备和系统的协调情况。
这样，可以及时调整设计和装配方案，减少装配过程中的错误和调整。
可视化与虚拟装配技术在机械制造领域的应用，不仅可以提高产品的设计质量和装配效率，还可以减少生产成本和资源浪费。
基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统设计与实现
基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统设计与实现1. 引言虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是一种以计算机仿真为基础，通过头戴式显示器、手柄或手套等感知设备，让用户沉浸在虚拟的三维环境中的技术。
它在各个领域的应用越来越广泛，其中，基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统对于训练和教育领域具有重要意义。
本文将介绍基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统的设计与实现。
2. 系统需求分析在设计与实现基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统之前，首先需要对系统的需求进行分析。
对于训练与教育领域而言，系统需要具备以下功能：- 虚拟环境模拟：系统能够模拟真实世界中的场景或任务，使用户可以在虚拟环境中进行实际操作。
- 交互设备支持：系统应能够支持多种交互设备，如头戴式显示器、手柄、手套等，以提供更为真实的交互体验。
- 实时反馈与评估：系统能够实时给予用户反馈，评估用户的操作与表现，帮助用户改进技能。
- 多人协作：系统支持多个用户同时进行训练，实现团队合作与协作。
- 数据记录与分析：系统能够记录用户的操作数据，并进行分析与统计，为后续训练提供参考。
3. 系统设计基于以上需求分析，可以开始系统的设计。
下面将从系统架构、虚拟环境建模与实现、交互设备支持、实时反馈与评估、多人协作以及数据记录与分析等方面进行说明。
3.1 系统架构基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统可以采用客户端-服务器架构。
通过客户端与服务器的通信，将虚拟环境数据传输给客户端，同时接收来自客户端的交互指令。
服务器负责虚拟环境的建模与渲染，而客户端则负责接收用户的交互输入，并将数据传输给服务器。
3.2 虚拟环境建模与实现虚拟环境的建模与实现是基于人机交互的虚拟现实训练仿真系统中的核心任务。
可以使用计算机图形学技术进行虚拟场景的建模与渲染。
在虚拟环境中，需要将真实世界的场景或任务进行3D建模，并应用纹理、光照等技术增加真实感。
3.3 交互设备支持为了提供真实的交互体验，系统需要支持多种交互设备。
人机工程学论文：人机工程学五指灵巧手运动学分析运动轨迹空间仿真
人机工程学论文：基于人机工程学的虚拟人手的模型建立及运动学仿真【中文摘要】随着工业的发展,机器人得以广泛的应用。
作为机器人的一重要组成部分,多指灵巧手因其具有极强的功能和通用性能完成各类复杂的作业,如化工生产、机械制造、核电维修、医疗手术等。
因此,高性能的通用性灵巧手成为当今国内外的研究热点。
本文在分析国内外多指灵巧手的研究现状基础上,设计出了一种新型的五指灵巧手,并对其进行了正逆运动学建模,最后对其运动轨迹空间进行了仿真。
首先,对人手的生理结构进行了重点分析并建立了人手的3D模型,该虚拟手具有两大创新点：一是手指和手掌的结构尺寸与人手实际统计下的平均尺寸一致；二是手指不仅能实现伸屈功能,同时也可作左右的收展运动。
针对仿生人手存在尺寸过大、运动性能与人手实际运动性能差别明显这一问题,基于人机工程学,本文采用实际测量与理论分析相结合的方法得到人手的结构尺寸及运动参数,设计了可伸屈和收展的拇指、食指、中指、无名指和小指。
用Pro/E软件对各手指及手掌进行了建模和装配,实现了人手自然状态、张开、正握和侧握运动仿真。
其次,对虚拟人手进行了运动学分析,采用D-H矩阵变换方法,建立了虚拟五指灵巧手的正逆运动学模型,正逆运动学模型验证结果表明：以食指为代表的四指和拇指的运动学模型...【英文摘要】With the development of industry, robots are widely used. As an important part of the robot, because of itsstrong function and general properties,the dexterous hand can complete various kinds of complicated tasks such as productionin the chemical industry, machinofacture,nuclear power maintenance,medical operation and so on.Therefore,high-performance general dextrous hand becomes the hotspot of researchers from home and abroad.Based on the analysis of researches on dextrous hand from home and abroad,this...【关键词】人机工程学五指灵巧手运动学分析运动轨迹空间仿真【英文关键词】ergonomics five-finger dextrous hand kinematical analysis trajectory space simulation【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发。
基于Virtools的交互式机械手运动仿真设计与实现
模块 （ ｕｌｉｇＢｏ ｋ ） Ｂ ｉ ｎ ｌｃ ｓ 到需要 参 与交互 的对 象脚 本上 ，最 ｄ 终 建 构起 复杂 的交 互 式 应 用 程 序 。行 为模 块 是 Ｖｉｏｌ ｒ ｏｓ ｔ
平 台 中最 具 特 色的 功 能之 一 ．丰富 的行 为交 互模 块 可 以 使非 专业 的程序 开发 人 员快 速地 创建 自己的三维 数字 产 品 。 目前 Ｖ ｒ ｏｓ平 台 中有 ６ ０多个 行 为 模 块 ，并 且 用 ｉｏ ｌ ｔ ０
并 应 用 交 互 虚 拟 平 台 Ｖｒ ｏｓ构 建 交 互 仿 真 运 动过 程 ． ｉｏｌ ｔ 开 发 出可应 用 于 网络 环境 的三 维交 互 式机 械手 运 动仿真
拟 实验 室 、产 品虚 拟 装配 、虚 拟 电子 仪器 等 虚拟 环境 互
动 的虚拟 现实 系统 应 用 日益 广泛 ．机 械设 备 与仪 器 等虚 拟 运 动仿 真也 成为 比较 主 流 的技术 之 一 。 由于很 多机 械
程 序 。本 实例 具有 普遍 性 ，可 以应 用 在各种 机 构 的运 动
仿 真 中。
设 备结 构 复 杂 ，价 格 昂 贵 ，将 实 际设 备 投 入 操 作 、维 修 、装 配等 训 练不 仅 危险 系数 大 。且 训练 成本 高 ，而 虚 拟 系统 不仅 能使 受 训人 员 沉浸 式地 进 行虚 拟训 练 ．并 能 全 面地 模拟 设 备在 使用 中可能 出 现的所 有 情 况 ，使受 训 人 员全 面 了解设 备 ，从 而 达到 训练 的 目的 。而 采 用基 于
第２ ５卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ３月 文 章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ２ ０ — － ３ ０ ２ ６ ７ ２ １ ） ２ １３ ０ １
协作机器人技术的仿真和虚拟实验方法
协作机器人技术的仿真和虚拟实验方法协作机器人技术是目前工业自动化领域的研究热点之一。
它涉及到多个机器人之间的合作与协调，旨在实现人与机器人之间的高效协同工作。
为了确保协作机器人系统的性能和安全，仿真和虚拟实验是一种重要的方法。
本文将讨论协作机器人技术的仿真和虚拟实验方法。
首先，仿真是一种通过计算机模拟实际场景和操作来评估协作机器人系统的性能的方法。
在仿真中，可以模拟不同的环境条件、任务场景和机器人行为，以验证系统的可行性和有效性。
同时，仿真还可以模拟意外情况和故障，测试系统的稳定性和应对能力。
为了进行协作机器人系统的仿真，需要使用合适的仿真软件和仿真模型。
目前，常用的协作机器人仿真软件包括Robotics Toolbox for MATLAB、V-REP、ROS等。
通过这些软件，可以构建机器人模型、环境模型、任务模型，并进行虚拟实验。
通过仿真，可以优化协作机器人系统的设计、算法和控制策略，在真实实验前预估机器人系统的性能并进行调优。
其次，虚拟实验是一种通过计算机模拟实际操作和交互的方法，用于研究和验证协作机器人系统的性能和可行性。
虚拟实验可以模拟真实环境中的物理参数、力学特性和操作条件，使研究人员能够在计算机上进行各种操作和测试。
在虚拟实验中，可以进行任务规划、路径规划、碰撞检测等操作，以评估协作机器人的工作效率和安全性。
虚拟实验可以减少实际试验的成本和时间，提高研究工作的效率和可重复性。
目前，常用的虚拟实验方法包括虚拟环境建模、虚拟实验控制和虚拟实验评估。
其中，虚拟环境建模是将实际场景和物体转化为虚拟模型，虚拟实验控制是通过计算机程序控制机器人和环境的行为，虚拟实验评估是采用指标和方法评估协作机器人系统的性能和可行性。
虚拟实验可以与仿真相结合，共同用于协作机器人技术的研究和应用。
虚拟实验提供了一个便捷和安全的环境，用于测试和验证算法和控制策略。
而仿真可以更加逼真地模拟机器人系统的行为和性能。
通过虚拟实验和仿真的结合，可以提高协作机器人系统的可靠性和性能，加快技术的研发和应用。
装配式建筑施工技术的虚拟仿真应用
装配式建筑施工技术的虚拟仿真应用装配式建筑是指将建筑结构的组件在工厂中加工制作完成后，通过现场装配的方式组装起来。
它具有施工速度快、质量可控、环保节能等诸多优势，被广泛应用于当今的建筑行业。
而虚拟仿真技术则可以在设计和施工阶段进行预演和优化，提高施工效率、减少成本、降低风险。
本文将介绍装配式建筑施工技术的虚拟仿真应用，并探讨其优势和发展趋势。
一、虚拟仿真技术在装配式建筑设计中的应用1.1 设计前期预演虚拟仿真技术可以帮助设计师在项目开始之前进行预演，模拟不同设计方案的效果并评估其可行性。
通过3D建模和动画模拟技术，在虚拟环境中展示建筑物的各种属性，包括形状、颜色、材料等。
这样可以更直观地感受到设计方案的优缺点，为实际施工阶段做出正确决策提供参考。
1.2 碰撞检测和冲突解决装配式建筑施工涉及多个构件的组装和安装，如果施工过程中出现碰撞、冲突等问题，将会造成严重的后果。
虚拟仿真技术可以在设计阶段进行碰撞检测和冲突解决，提前发现并解决潜在的问题。
通过建立模型、设定规则，并应用物理仿真和力学分析方法，可以预测出施工过程中可能出现的问题，并提供解决方案。
二、虚拟仿真技术在装配式建筑施工中的应用2.1 施工路径优化虚拟仿真技术可以模拟不同的施工路径，并通过优化算法找到最佳路径。
这有助于减少人力和时间消耗，提高施工效率。
通过精确计算每个构件的运输、安装时间和材料利用率等指标，并结合虚拟环境进行可视化展示，可以为项目管理者提供更直观和有效的决策依据。
2.2 人员培训和操作指导由于装配式建筑具有相对独特的施工方式，需要专业技能来保证质量和效率。
虚拟仿真技术可以模拟实际施工过程，让操作员在虚拟环境中进行培训和实践。
通过沉浸式的虚拟现实技术，操作员可以获得与实际相似的体验，并且可以在不同场景中进行重复练习，提高技能水平。
2.3 施工安全评估装配式建筑施工涉及高空作业、大型机械操作等高风险环节。
虚拟仿真技术可以模拟这些危险场景，在安全意识培养、事故预警和应急演练方面发挥重要作用。
基于虚拟现实的交互式仿真系统设计与实现
基于虚拟现实的交互式仿真系统设计与实现随着科技的快速发展，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术成为了一种高度沉浸式的交互体验方式。
它可以在现实世界之外创造一个完全虚拟的环境，并通过头戴式显示器、手柄等设备将用户带入其中。
基于虚拟现实的交互式仿真系统设计与实现是一项非常有挑战性的任务，本文将深入探讨该任务的设计原则、技术挑战以及应用领域。
首先，设计基于虚拟现实的交互式仿真系统需要考虑以下几个原则。
第一，系统应该具有良好的沉浸感，使用户能够真实感受到虚拟环境中的情境和物体。
这需要系统能够在细节、交互以及物理反馈方面提供高度逼真的体验。
第二，系统应该具备良好的可用性和易用性，确保用户能够轻松掌握操作方式并且能够自由地进行交互。
第三，系统应该能够提供丰富的交互手段，例如手势识别、语音识别等，使用户能够以自然的方式与虚拟环境进行交互。
在实现基于虚拟现实的交互式仿真系统时，有几个技术挑战需要克服。
首先，虚拟环境的建模和渲染是一个复杂而繁重的任务。
虚拟环境中的物体、场景等需要通过三维建模和渲染技术来进行设计和展示。
其次，系统需要集成运动追踪技术以实现用户的头部和手部姿态跟踪，使用户能够自由地在虚拟环境中移动和进行交互。
此外，为了提供更加真实的交互体验，系统需要融合声音和物理反馈技术，以使用户能够听到和感受到来自环境和物体的声音和触感。
基于虚拟现实的交互式仿真系统具有广泛的应用领域。
首先，它可以应用于教育培训领域。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地体验各种场景，例如历史事件、现实问题等，从而增强学习的互动性和参与度。
其次，基于虚拟现实的交互式仿真系统可以应用于医疗诊断和治疗。
医生可以通过虚拟环境来进行手术操作的模拟和实验，以提高手术的安全性和成功率。
此外，该系统还可以在产品设计、城市规划、游戏娱乐等领域发挥重要作用。
为了更好地实现基于虚拟现实的交互式仿真系统，我们需要对当前的技术进行持续的研究和创新。
基于虚拟现实技术的虚拟装配系统设计
基于虚拟现实技术的虚拟装配系统设计一、引言虚拟现实（VR）技术是一种高度互动的数字环境，在观察者的头戴显示器中以一种极其逼真的方式提供视觉和听觉体验。
随着技术的不断进步，虚拟现实技术的应用范围也越来越广泛，逐渐涉及到工业生产领域。
本文将着重探讨虚拟现实技术在装配系统中的应用。
二、装配系统介绍虚拟装配系统可以帮助工业制造领域的工程师和技术人员有效地进行装配。
在传统装配系统中，工程师设计出需要装配的机器或设备的零部件，然后制造这些零部件，最后将它们装配在一起。
整个过程非常耗时，昂贵，需要大量的人力和资源。
而虚拟装配系统可以在模拟环境中进行装配，在真正进行装配前就先发现问题和解决问题，从而提高装配质量，减少浪费。
虚拟装配系统是基于虚拟现实技术的，它模仿了真实的装配环境，使装配过程更加真实、直观、安全和高效。
使用虚拟装配系统可以减少装配过程中的错误，减轻人员的负担，降低整个流程的成本。
虚拟装配系统可以应用于多种行业，包括汽车制造、工程机械行业和军工行业等。
三、虚拟装配系统的设计1. 虚拟现实设备建立虚拟装配系统时需要使用一些特殊的硬件设备，如Head Mount Display（HMD）、立体声耳机、数据手套等设备，这些设备可以提供视觉、听觉和触觉模拟，使用户获得一种沉浸感觉。
这些设备对于提高虚拟现实体验至关重要。
2. CAD软件虚拟装配系统中需要使用CAD软件来建立三维物体的模型。
在CAD软件中设置好零部件的大小、形状、位置、颜色等属性，方便后续的装配和调整。
3. 虚拟现实引擎虚拟现实引擎是虚拟装配系统的核心技术，它能够实现计算机图形学、虚拟现实技术和物理引擎等多种技术的结合，创造出真实感极强的虚拟装配环境。
使用虚拟现实引擎可以轻松创建三维模型、实时采集运动数据、实现材质效果等操作。
虚拟装配系统的设计需要考虑到多种因素，例如：（1）虚拟装配系统的导航界面应当直观易懂，方便工程师和技术人员进行操作，使他们可以快速地找到所需的零部件、工具和操作按钮。
虚拟装配技术
虚拟装配技术【摘要】虚拟装配技术是虚拟现实技术、计算机仿真技术等多种先进技术在制造装配领域的综合应用，与一般的装配仿真、基于虚拟现实技术的装配仿真相比较，具有更大的智能性和优越性，可完成或者支持装配过程的可视化或装配工艺的规划，极大提高机械设计和制造的效率。
【关键词】虚拟装配技术机械设计机械制造计算机辅助设计传统的计算机辅助装配系统输入输出设备是二维的，而机械虚拟装配技术的输入输出设备是三维的。
在虚拟的产品装配环境中，设计人员如身临现实的装配环境，全方位的感受到装配过程，眼可看到、手可摸到虚拟的零件，通过手势、声音等智能设计完成产品的虚拟装配，同时对产品的可装配性做出直接的判断、评定或者修改。
1 虚拟装配技术1.1常见的虚拟装配系统结构常见的虚拟装配系统结构一般分为4个模块：模型模块、用户交互模块、环境虚拟模块和输出模块。
(1)模型模块：功能是通过将零件的相关数据信息，包括几何模型、物理特征、零件的公差等，以及产品的装配模型，输入到虚拟装配系统里，生成需要的虚拟零件模型。
(2)用户交互模块：即各种虚拟外部设备和其支持系统，通常有麦克风、数据手套、光栅眼镜、数据衣、头盔式显示器等。
装配技术人员利用这些虚拟外部设备与虚拟装配系统进行人机交互，进行虚拟装配的各种操作。
(3)环境虚拟模块：是虚拟装配系统的核心，包括各种虚拟现实算法、虚拟装配环境配置、虚拟装配环境生成、虚拟零件模型、虚拟装配工具包以及虚拟外部设备驱动系统。
其中，虚拟现实算法主要包括干涉检验算法、多细节层次模型自动生成算法；虚拟装配环境配置即对装配环境进行配置，包括坐标系的设定、定位、光照设置等；虚拟环境生成即生成虚拟环境所需的视觉、听觉和触觉信息等，利用各种优化算法对虚拟环境进行优化，以保证系统的实时性，为装配技术人员创造犹如现实的虚拟装配环境；虚拟装配工具包是由cad系统创建的各种装配工具的几何模型转换得到的虚拟工具模型；虚拟外部设备驱动即各种虚拟外部设备的驱动程序。
装配式建筑施工中的虚拟仿真技术应用
装配式建筑施工中的虚拟仿真技术应用装配式建筑是指在工厂中预制建筑构件，然后将构件运至现场进行组装的一种建筑方式。
相比传统施工，装配式建筑具有环保节能、工期短、质量可控等优势。
为了提高施工效率和确保施工质量，在装配式建筑中应用虚拟仿真技术成为一种重要方法。
一. 虚拟仿真技术在装配式建筑设计阶段的应用装配式建筑的设计阶段需要确定构件的形态、尺寸和材料等，并对各个构件之间的连接方式进行优化。
虚拟仿真技术可以帮助设计师模拟不同方案下的构件装配过程，并通过计算机模型对各个部分进行优化。
首先，利用虚拟仿真技术可以模拟出不同材料特性和固定方式下构件受力情况，进而根据受力结果对设计参数进行调整，确保结构安全可靠。
其次，虚拟仿真还可以实现对不同安装顺序和方法的模拟，从而评估其对施工过程和质量影响，并选择最优解决方案。
二. 虚拟仿真技术在装配式建筑施工前期的应用在装配式建筑的施工前期，虚拟仿真技术可以帮助项目团队进行工艺规划和资源优化。
首先，通过三维模型展示施工过程，能够直观地分析装配顺序、材料运输路径等，并对流程进行优化和规划，减少施工中的错误和冲突。
其次，借助虚拟仿真技术可以对资源进行优化调配，例如确定合理的起吊方案、运输路径以及临时设施的布置等，从而提高资源利用效率与经济效益。
三. 虚拟仿真技术在装配式建筑实际施工中的应用在实际装配式建筑的施工过程中，虚拟仿真技术发挥着重要作用。
首先，在模拟装配过程中可验证设计方案的可行性，包括构件连接方式和步骤是否合理、支撑和安全措施是否完善等。
其次，在虚拟环境下可以训练作业员熟悉组件的正确安装方法，并发现潜在问题并解决，避免由于操作不当引起的施工事故。
此外，虚拟仿真技术还能模拟装配过程中材料、设备和人力资源的需求，使施工进度可控，减少风险。
四. 虚拟仿真技术在装配式建筑验收阶段的应用验收是保证装配式建筑质量的重要环节。
利用虚拟仿真技术可以对整个建筑进行性能评价和检测。
首先，在虚拟环境下可以对建筑结构进行静力分析、动态响应以及消防逃生疏散等模拟，以确保其满足安全标准。
软件应用：装配式建筑施工的虚拟仿真技术
软件应用：装配式建筑施工的虚拟仿真技术虚拟仿真技术在装配式建筑施工中的应用引言装配式建筑施工作为一种高效、绿色的建筑方法，正被越来越多的人所认可。
然而，施工过程中存在各种复杂的环境和步骤，给项目管理和工人培训带来了挑战。
虚拟仿真技术作为一种重要的工具，在装配式建筑施工中发挥着重要作用。
本文将探讨虚拟仿真技术在装配式建筑施工中的应用，并分析其带来的益处。
一、虚拟仿真技术概述1.1 虚拟仿真技术定义虚拟仿真技术是指使用计算机生成三维模型或场景，并通过计算机图形学、物理模拟等方法，对实际对象进行数字化表达和行为模拟。
1.2 装配式建筑施工简介装配式建筑施工是利用预制模块化构件，在生产线上进行制造并在现场进行组装完成整个建筑物体。
二、虚拟仿真技术在装配式建筑施工中的应用2.1 工序可视化与优化虚拟仿真技术可以通过模型渲染和数据分析，将整个装配过程可视化呈现。
施工人员可以在虚拟环境中观察并评估各个步骤的效率和协调性，并及时进行优化改进。
对于复杂的装配工艺，虚拟仿真技术还可以辅助确定最佳的建筑流水线布置，提高施工效率。
2.2 施工场景模拟与冲突检测通过构建三维模型和物理仿真算法，虚拟仿真技术可以准确地模拟装配式建筑施工现场。
在模拟过程中，系统会自动进行冲突检测，及时发现并解决施工中可能出现的物料、设备或人员之间的冲突问题。
这种实时性的反馈能够大大减少现场调整和重新施工的时间和成本，并提高整体项目管理水平。
2.3 现场培训与安全教育虚拟仿真技术不仅可以用于装配过程的预演，还可以用作培训和教育工具。
通过虚拟环境中的互动学习，在不同操作难度下，施工人员能够模拟实际的装配过程进行模拟练习。
这不仅提高了技术水平，减少了因操作错误而带来的事故风险，还节省了时间和成本。
2.4 建筑分析与评估虚拟仿真技术可以对建筑物进行结构分析、物理模拟等，获取各种数据指标，并据此评估装配式建筑的可行性和稳定性。
通过虚拟仿真技术，在设计阶段就能发现潜在的问题并加以解决，减少后期的更改和修正。
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基于双手交互的虚拟装配仿真技术研究
张超峰１ ，谭同德１ ，赵新灿１ ，张 丽２
（ １． 郑州大学 信息工程学院 ， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １； ） ２． 河南理工大学 经济管理学院 ， 河南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ３
摘 要 ： 针对现存的虚拟装配系统交互的沉浸感和适应性不强等缺点 ， 采 用 一 对 正 交 放 置 的 光 学 摄 像 机 ， 首 先 从 二 值 图 像 中提取双手轮廓 ， 自动跟踪双手的运动 轨 迹 ， 同 时 利 用 手 势 轮 廓 的 Ｈ ｕ矩 特 征 进 行 手 势 识 别，分 离 出 左 右 手 的 移 动 向 量， 根据物体的轴向包围盒进行碰撞检测 ， 实现了一个可以用双手与计算机进行交互的虚拟装配系统 ， 验证了方法的可行性 。 关键词 ： 虚拟装配 ； 手形提取 ； 手势识别 ； Ｈ ｕ 矩 ； 手势跟踪 ； 碰撞检测 ）１ 中图法分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ １ 文献标识号 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ２ １ ４ ３ ７ ２ ０ ５ － － －
２ ０ １ ２年１ １月 第３ ３卷 第１ １期
计算机工程与设计
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