| 【中文题名】 | 虚拟环境中具有力反馈的灵巧手抓取方法研究及应用 |
| 【英文题名】 | Research and Application of the Dexterous Hand Grasp with Force Feedback in Virtual Environments |
| 【学科专业】 | 计算机应用技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-3-23 |
| 【中关键词】 | 虚拟环境,三维交互,碰撞检测,抓持判别,力觉反馈, |
| 【英关键词】 | Virtual Environment,3D Interaction,Collision Detection,Grasp Identification,Haptic Feedback, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机械手> |
| 【论文摘要】 | 在虚拟环境中,用户和虚拟物体之间自然真实的交互一直是国内外科技界关注的一个热点。毫无疑问,用户和虚拟物体之间自然真实的交互对于增强用户在虚拟环境中的沉浸感,提高用户对所处的虚拟环境的感知能力都有十分重要的作用。因此,近年来这方面的研究工作正在不断深入。但是,由于虚拟环境并不能像真实世界那样对用户和物体之间提供必要的物理约束,这给合理设计用户和虚拟物体之间的交互方法带来了很大的挑战。本文将灵巧手视作用户和虚拟物体之间进行交互的化身,提出了一种面向虚拟环境的、具有力反馈的灵巧手抓取虚拟物体的方法。
根据真实世界中手抓取物体的特点,本文首先利用灵巧手抓取轨迹线给出了一种灵巧手与虚拟物体之间的碰撞检测算法。该算法能快速确定灵巧手和虚拟物体的碰撞检测结果,并可根据碰撞情况确定相应的灵巧手抓取姿势。
然后利用灵巧手各手指和虚拟物体之间的接触关系,给出了灵巧手能否抓取相关虚拟物体的两种判别方法:1) 基于灵巧手各手指与虚拟物体的碰撞结果,判别灵巧手能否抓取所接触的虚拟物体;2) 根据灵巧手各手指和虚拟物体接触时的相对位置关系,构造了灵巧手抓取模型,并以该抓取模型抵抗外力的能力为依据判别灵巧手能否... |
| 【论文题纲】 |
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目录 |
3-5 |
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摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-7 |
|
第一章 绪论 |
7-13 |
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1．1 虚拟现实技术 |
7-9 |
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1．2 虚拟环境中的三维交互 |
9-11 |
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1．3 虚拟环境中的力觉计算与反馈 |
11 |
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1．4 研究目标与内容 |
11-13 |
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第二章 基于抓取轨迹线的灵巧手碰撞检测与抓取姿势构造 |
13-27 |
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2．1 灵巧手几何和运动模型的建立 |
13-17 |
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2．2 灵巧手与物体之间的碰撞检测 |
17-21 |
|
2．2．1 抓取轨迹线的构造 |
17-20 |
|
2．2．2 基于轨迹线的碰撞检测算法 |
20-21 |
|
2．3 灵巧手的抓取姿势构造 |
21-24 |
|
2．3．1 自动接触判别条件 |
22-23 |
|
2．3．2 抓取姿势构造算法 |
23-24 |
|
2．4 实验结果 |
24-26 |
|
2．5 小结 |
26-27 |
|
第三章 灵巧手的抓取判别 |
27-41 |
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3．1 灵巧手运动状态 |
29-30 |
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3．2 基于碰撞的抓取判别 |
30 |
|
3．3 基于物理的抓取判别 |
30-36 |
|
3．3．1 灵巧手力封闭问题模型 |
31-34 |
|
3．3．2 灵巧手力封闭问题求解 |
34-36 |
|
3．4 实验结果 |
36-39 |
|
3．5 小结 |
39-41 |
|
第四章 灵巧手交互过程中的力反馈 |
41-47 |
|
4．1 单手指受力计算 |
42 |
|
4．2 灵巧手多指受力计算 |
42-44 |
|
4．3 力映射和反馈 |
44 |
|
4．4 实验结果 |
44-46 |
|
4．5 小结 |
46-47 |
|
第五章 基于灵巧手交互的虚拟装配系统 |
47-61 |
|
5．1 系统概述 |
47-56 |
|
5．1．1 硬件配置 |
47-49 |
|
5．1．2 软件配置 |
49-50 |
|
5．1．3 体系结构 |
50-52 |
|
5．1．4 实现细节 |
52-56 |
|
5．2 应用实例 |
56-60 |
|
5．3 小结 |
60-61 |
|
第六章 总结与展望 |
61-63 |
|
参考文献 |
63-69 |
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硕士期间的学术论文 |
69-72 |
|
致谢 |
72 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.378017 |
