Leap﹢Motion虚拟手构建方法及其在航天训练中的应用

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1、第2l卷第3期2015年5月载入航天MannedSpaceflightV01．2lNo，3Mav2015LeapMotion虚拟手构建方法及其在航天训练中的应用胡弘1，晁建刚1一，林万洪1一，杨进1，熊颖1(1．中国航天员科研训练中心，北京100094；2．中国航天员科研训练中一L,ANzN_Tg点实验室，北京100094)摘要：针对我国载人航天地面虚拟训练中虚拟手构建的需求，利用LeapMotion手势采集设备，研究了虚拟手构建方法，提出了一种LeapMotion虚拟手模型与约束。采用获取的信息构建出符合

2、人手生理学结构的虚拟手，并通过对比实验、主观评价实验验证了所构建的虚拟手与真买手在完成操作手势时的构型、姿态等的相似性。LeapMotion虚拟手构建方法在设备组装的虚拟操作训练中的应用实践表明：该方法构建出的虚拟手与真实手基本一致，构建速度快，交互性好．能够应用于以虚拟操作为代表的航天员虚拟训练中。关键词：虚拟手；LeapMotion；虚拟操作；航天训练中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1674．5825(2015)03-0257-06ConstructionMethodofVirtua

3、lHandBasedonLeapMotionandItsApplicationinSpaceflightTrainingHUHon91，CHAOJiangan91一，YANGJinl，LINWanhon91一，XIONGYin91(1．ChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China；2．NationalKeyLaboratoryofHumanFactorsEngineering。Beijing100094，China)Abstract：

4、AimingattherequirementsofvirtualhandconstructioninastronautvirtuaItrainingformannedspacemissionsofChina．thevirtualhandconstructionmethodbasedonLeapMotionwasre—searched．ALeaDMotionvirtualhandmodelanditsrestrainswereproposed．Accordingtothestrut-tureofhand．th

5、eauthorsusedtheacquiredinforrnationtodrawthevirtualhand．Thestructureandgestureofthevirtualhandwerecomparedwiththatoftherealodebycontrastexperimentandsub—jeetevaluation．TheapplicationoftheLeapMotionvirtualhandsinvirtualequipmentassemblyshowedthatthevirtualh

6、andswereconstructedfast，withsatisfactoryinteraetivefeatureandwereconsistentwithrealhands．Itmaybeusedinvirtualoperationforastronautvirtualtraining．Keywords：virtualhand；LeapMotion；virtualoperation；spaceflighttraining1引言在我国未来空间站任务阶段，长期有人照料的空间科学实验任务会不断增长．航天员操作

7、的任务种类将不断增多，飞行训练任务将越来越繁重，传统的地面训练方式将难以满足日益繁重的任务训练需求。在此背景下，随着入机交互技术特别是手势识别技术的快速发展，为提高航天员训练效率，基于手势识别的虚拟训练系统已经开始应用于航天员训练中，这其中虚拟手是完成交互的关键。美国的NASA[1。2]以及欧空局∞J基于一些特定的太空实验与操作任务开发出一系列虚拟训练系统．这些系统通过采集手的运动信息驱动虚拟训练场景中的虚拟手进行交互，帮助航天员完成了许多复杂操作任务的训练。国内这方面起步虽然较晚，但也已经研制出了一些原型

8、系统『415]。然而．目前上述虚拟训练系统中对于手势的采集都收稿13期：2014一ll—19；修回日期：2015-03—13基金项目：中国航天医学工程预先研究项目(2013SY54A1303)作者简介：胡弘(1989一)，男，硕士研究生，研究方向为航天飞行训练仿真。E-mail：hhh20082976@126．(2(3150．258载人航天第2l卷是采用数据手套r6]的方式，这种方式价格昂贵，限制了手部的正常活动