应用虚拟现实技术的人机交互仿真系统开发

２０１０年工程图学学报２０１０第１期ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＧＲＡＰＨＩＣＳＮｏ．１

应用虚拟现实技术的人机交互仿真系统开发

曹文钢１，王锐１，张红旗２，陈帝江２，彭五四１（１．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥２３０００９；２．华东电子工程研究所，安徽合肥２３００５８）

摘要：针对现有虚拟仿真系统在人机交互、实时响应、数据采集等方面存在的不足，综合运用多种虚拟现实软、硬件技术构建出一个可供人与虚拟操作对象进行实时人机交

互的仿真系统。利用数据转换技术将设计对象导入该系统后，系统能通过实时采集人机交互

过程中的相关操作数据，测量人机交互绩效，继而评价设计质量。实例应用证明了系统的可

行性。

关键词：计算机应用；虚拟现实技术；人机交互仿真系统；软硬件集成

中图分类号：ＴＰ３９１．９

文献标识码：Ａ文章编号：１００３．０１５８（２０１０）０１．０１４５－０５

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨｕｍａｎＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

ＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ＣＡＯＷｅｎ—ｇａｎ９１，ＷＡＮＧＲｕｉｌ，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ－ｑｉ２，ＣＨＥＮＤｉ－ｊｉａｎ９２，ＰＥＮＧＷｕ．ｓｉｌ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｃｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；

２．ＥａｓｔＣｈｉｎａＲ髓ｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｃ蜊ｎｇ。ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３００５８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｆｓｏｍｅｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｎａｓｐｅｃｔｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｒｅａｌｔｉｍｅｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｅｔｃ．，ａｖｉｒｔｕａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｅｎａｂｌｅｓｕｓｅｒｓｔｏｉｎｔｅｒａｃｔｗｉｔｈｖｉｒｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉｏｕｓｈａｒｄｗａｒｅ／ｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａｆｔｅｒｉｍｐｏｒｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｂｊｅｃｔｓｔｈｒｏｕｇｈｄａｔａｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｃｏｌｌｅｃｔｔｈｅｄａｔａａｂｏｕｔｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｑｕａｌｉｔｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｈｕｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ；ｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ

虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ简称ＶＲ）技术是２０世纪９０年代最重要的科技成就之一，与传统的计算机系统相比它具有多感知性、沉浸感、自治性、交互性４个显著的特征‘１１。该技术可以对真实世界的行为活动进行仿真，并对用户的位置、姿态、语言等做出实时响应，借助一些交互设备可以使

收稿日期：２００８—０７—２２

基金项目：安徽省科技攻关资助项目（０６０１２１４１Ｈ）

作者简介：曹文钢（１９５７一），男，河北涞源人，副教授，硕士，主要研究方向为数字化设计与制造，计算机辅助设计，计算机图形学。万方数据