基于kinect的虚拟机器人组装系统设计研究

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1、硕士学位论文基于Kinect的虚拟机器人组装系统设计研究RESERACHOFVIRTUALROBOTASSEMBLYSYSTEMDESIGNBASEDONKINECT王新伟哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：G206.2学校代码：10213国际图书分类号：7.094密级：公开艺术学硕士学位论文基于Kinect的虚拟机器人组装系统设计研究硕士研究生：王新伟导师：吕德生副教授申请学位：艺术学硕士学科：设计学所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月2日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:G206.2U.

2、D.C:7.094DissertationfortheMasterDegreeinArtRESERACHOFVIRTUALROBOTASSEMBLYSYSTEMDESIGNBASEDONKINECTCandidate：WangXinweiSupervisor：A.Prof.LvDeShengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofArtSpeciality：DesignologyAffiliation：Dep.ofMediaTech.&ArtSchoolofMechatronicsEngineeringndD

3、ateofDefence：July2,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学艺术学硕士学位论文摘要伴随着智能机器人的普及发展，面向教育的机器人软件系统愈发增多。在系统研究方向方面，虚拟机器人软件系统主要集中在编程与虚拟仿真方面，缺乏对虚拟机器人组装过程及组装方式的重视，虚拟软件对实际应用的针对性较差，与机器人实际操作结合度较低。少数教学软件缺乏对用户体验的重视，物理环境较复杂，交互和操作方式固定，局限了学生的思维能力和创新能力，不利于机器

4、人教学的拓展性开发。本文依据现有虚拟机器人教学软件，将Kinect体感交互机技术引入到虚拟机器人组装系统中。希望通过体感交互的方式提高学生对机器人组装的兴趣和参与度，并在实体机器人组装过程中提高组装效率，节约教育成本。本文阐述了Kinect组装系统的主要关联技术，提出自然体感交互的优势，通过功能分析、情感分析和行为分析三个方面研究了体感交互技术更贴近用户的操作方式和习惯，并借助情境转移和知识转移加快操作的适应性，减少认识时间，从而分析出体感技术更加适合虚拟机器人系统的开发。本文提出了一种对虚拟机器人进行组装的全新方法，该方法将Kine

5、ct体感交互技术与Unity3D引擎做了巧妙结合，极大地将系统的实用性和互动性进行了提高。同时文章还对系统的设计流程、实现方法及应用价值进行了阐述。本文从视觉、功能、交互三个方面构建系统用户体验模型。通过实验对比和问卷调查的方式，验证了系统在创新性，互动性及用户参与性等方面的优势，同时在一定程度上提高了实体机器人的拼装效率，用户在体验过程中产生了对零件结构及三维空间全方位的认知，在系统满意程度方面作出了极大提高。综上所述，体感技术作为新兴的交互方式，应用领域广泛，具有巨大的使用价值和潜力。本系统巧妙地在机器人虚拟组装方面实现了体感技术

6、的无缝应用，加强了虚拟组装的沉浸感、真实感，对Kinect虚拟机器人组装系统在可用性及有效性上做出充分论证。关键词：Kinect；体感交互；机器人设计；虚拟组装；用户体验-I-哈尔滨工业大学艺术学硕士学位论文AbstractWithdevelopmentandwideapplicationofintelligentrobot,therearemoreandmoredevelopmentsystemsorientedtoroboteducation.Nowmostofthemareconcernedonprogramingandsimu

7、lationandvirtualassemblytechnologyofrobothaven’tbeenpaidenoughattention.Someeducationsoftwareswithabaduserexperienceandfixedinteractivemethodhaslimitedtheideationinnovationofstudentswhichgoesagainstthedevelopmentofroboteducation.Basedonexistingvirtualroboteducationsoftw

8、are,thispaperappliedKinectsomatosensoryinteractiontechnologyintovirtualrobotassemblysystem.Wehopethismethodcan