基于单点式力反馈器的虚拟装配研究-论文.pdf

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1、2014年4月图学学报April2014第35卷第2期JOURNALOFGRAPHICSV01．35No．2基于单点式力反馈器的虚拟装配研究卢丽婷，刘林，熊巍(华南理工大学设计学院，广东广州510640)摘要：针对PHANTOMDesktop力反馈器工作空间狭小的问题，提出改进的动态空间匹配算法和代理点移出视锥体时的漫游技术。首先分析设备工作空间在三维方向与视锥体的匹配关系，通过对X、y和z轴方向进行空间匹配，实现近视点处操作精度高和远视点处可视范围大：然后利用映射区外的工作空间进行视点漫游，可以扩展虚拟装配可视范围。在虚拟装配过程中，实时地计算代理点与零件问的接触力，并反

2、馈给用户，使用户可以感知零件的几何外形与硬度特性等；同时采取弹簧质点模型计算约束力引导用户进行装配定位。关键词：虚拟装配；力反馈器；动态空间匹配：漫游：接触力：约束力中图分类号：TP391．4文献标识码：A文章编号：2095—302X(2014)02—0280．05DesktopHaptieVirtualAssemblyLuLiting，LiuLin，XiongWei(SchoolofDesign，SouthChinaUniversityofTechnology,GuangZhouGuangdong510640，China)Abstract：SincetheofPHANTO

3、MnotworkspaceDesktopisbigenough，animprovedmethodofdynamicspacematchingandaviewpointnavigationtechniquewhenevertheproxymovingoutsidethefrustumareproposedinthispaper．Firstly,thethree-dimensionalspacematchingisconsideredwhenthedevicespaceismatchedwiththeviewfrustum,SOthatahighoperatingprecisi

4、onneartheviewpointandalargevisualrangeatthefarviewpointareaisimplemented．Thentheworkspaceoutsidethemappingareaindevicespaceiselaboratelyutilizedforviewpointnavigation，SOthebiggervisualrangecanbeobtained．Duringthevirtualassemblyprocess，thecontactforcecomputedreal—timecanbeappliedtoperceivet

5、heshapeandhardnessofvirtualobjectsforusers．Additionally,theconstraintforcegeneratedaccordingtomass-springmodelcanbeusedtolocateparts．Keywords：virtualassembly；hapticmanipulator；dynamicspacematching；navigation；contactforce；constraintforce在虚拟装配应用中，人机交互通常是使用数反馈，还可以提供虚拟装配过程中所需的接触力据手套‘1‘7】；但数据手套

6、无法实现对虚拟物体几何和导航力反馈。将PHANTOMDesktop力反馈器外形的感知，即使是具有力觉触觉反馈功能的数应用在虚拟装配中，要解决的一个重要问题是设据手套也无法感受装配过程的约束。而单点型力备工作空间狭小。对于从设备工作空间到图形工反馈器不仅可以提供感知虚拟物体外形的触觉作空间的映射，OpenHapticsAPI提供了两种空间收稿日期：2013．08．14；定稿日期：2013．09—05作者简介：卢丽婷(1988一)，女，福建永定人．硕士研究生。主要研究向为虚拟现实技术。E-mail：lulitin9525@126．corn通信作者：刘林(1960一)，男，湖南株

7、洲人，教授，研究生导师。主要研究向为计算机图形学、虚拟现实技术。E—mail：liuling@scut．edu．cn第2期卢丽婷等：基于单点式力反馈器的虚拟装配研究281匹配方法：均匀空间匹配法和非均匀空间匹配的可行性与有效性。法。均匀匹配法将整个视锥体包含在设备工作空间中，这会牺牲掉部分设备工作空间，即代理点1单点式力反馈器有可能会超出视锥体。非均匀匹配法保证代理点PHANTOMDesktop是一种单点型力觉触觉不会超出视锥体，可以充分利用设备的工作空反馈操纵器(图1)。通过操纵末端手柄可以提供间。均匀空间匹配与