虛擬手交互抓持力仿真研究.pdf

1、虛擬手交互是把人手操作的信息輸入到虛擬環(huán)境中，主從控制相應的虛擬手對虛擬物體進行操作。為了改進虛擬手交互的自然性和真實性，本文基于虛擬手交互提出了一種虛擬手抓持力覺反饋系統。該系統主要包括基于CybergloveⅡ手套的人手指關節(jié)位姿獲取、基于PPT跟蹤器的人手空間位姿獲取和基于物理的虛擬手抓持力生成等組成，通過構建虛擬手主從控制接口，設定虛擬手操作意圖，實現虛擬手的自然交互和抓持力生成。實驗結果表明此方法可以較好地獲取人手運動數據，實

2、現主從控制的虛擬手操作，生成逼真的抓持力，交互行為自然、響應速度快速，具有較強的沉浸感和真實性。
　　本文的主要工作是設計基于數據手套以及PPT追蹤設備等虛擬現實設備裝置的虛擬目標物體操作系統以及虛擬手抓持力覺反饋系統。完成對于虛擬目標物體的重要屬性的計算，以及針對機械平臺上對物體的托舉實驗對比，從而完成對虛擬手力覺反饋算法的真實性以及正確性進行實驗驗證以及對于虛擬手套以及PPT追蹤設備進行實驗驗證，提高在虛擬手抓持反饋中用戶體驗

3、，達到本文最終目的。
　　首先，本文從虛擬手抓持力覺生成的背景、目的以及意義等方面進行了簡單的描述。回顧了國內外學者對于此課題的研究，簡述虛擬手力覺抓持力生成研究領域的研究歷程，對比了國內外研究的進程及方式，總結出此問題計算、設計與研究的重點以及難點，在虛擬環(huán)境視覺傳遞方面，包括數據手套的數據傳遞與接收，PPT追蹤系統的數據追蹤以及如何實時地將兩者所收集的動態(tài)數據傳遞給工作站，如何動態(tài)驅動虛擬現實環(huán)境中的虛擬手以及虛擬物體的運動。

4、在虛擬手抓持虛擬目標物體方面，虛擬手與虛擬目標物體接觸點的求解問題，虛擬目標物體的重要屬性如體積、重心、法矢等屬性求解算法設計問題，以及最重要的每個接觸點反饋力求解的問題等，在本文均有明確提出研究的目的與內容。
　　其次，對于上述的難點問題，本文做了明確的算法設計，并且設計出一款集中數據手套、PPT追蹤系統以及虛擬手抓持力反饋算法的軟件，用于為用戶提供自然且富有沉浸感的基于虛擬環(huán)境的人機交互系統。
　　再次，本文對于上述算法