第1章 引论 1
1.1虚拟现实——人机和谐认识事物的必然 1
1.2虚拟现实技术 2
1.3虚拟现实与计算机仿真 5
1.4基于VR的物料搬运机械远程操作 6
1.4.1工程问题的提出 6
1.4.2人机协作是解决问题更有效的方式 7
1.5基于VR的物料搬运机械远程操作理论 8
1.6 VR技术与物料搬运系统仿真 11
1.7相关背景及研究现状 11
1.8“基于VR的物料搬运机械远程操作理论及仿真”研究思路 12
参考文献 13
第2章 体系结构与方法学理论研究 17
2.1仿真系统结构分析 17
2.1.1基于VR的远程操作与遥控作业的比较 17
2.1.2虚拟仿真环境的框架结构 18
2.1.3系统建模及抽象 19
2.2系统设计方法研究 20
2.2.1虚拟现实系统设计的基本方法学 20
2.2.2对象的基本表达 21
2.2.3物料搬运仿真系统中的对象结构 22
2.3面向智能体技术的VR系统设计方法研究 24
2.3.1面向对象技术的改进 24
2.3.2 Agent的概念 24
2.3.3 VR系统中Agent的结构定义 25
2.3.4基于多Agent的物料搬运VR系统描述 26
2.4面向多Agent的虚拟控制台 27
2.4.1控制策略 27
2.4.2基于虚拟操作台的控制框架 27
2.4.3面向Agent的虚拟控制台控制实现 28
参考文献 30
第3章 物料搬运机械建模理论研究 32
3.1物料搬运机械机器人化模型的建立 32
3.2物料搬运机械多体系统运动学仿真 33
3.2.1基于Denavit-Hartenberg的挖掘机运动学建模 33
3.2.2叉车类型的物料搬运机械运动学建模 40
3.3物料搬运试验小车三维模型获得及空间关系的提取 46
参考文献 50
第4章 人机接口理论研究 52
4.1从人的角度考虑人机接口 52
4.2多维信息空间的融合研究 53
4.2.1虚拟空间的坐标变换 53
4.2.2手空间与虚拟空间的数据融合 55
4.2.3立体视觉与虚拟空间的数据融合关系 55
4.3基于阀值眼镜的2种立体视觉形成及实现 59
4.4手部的建模和虚拟手结构的合成 62
4.4.1数据手套的工作过程 62
4.4.2手的建模 62
4.4.3虚拟手的合成 64
4.4.4基于BP神经网络的手势识别 64
4.4.5虚拟手作用在虚拟操作台上的碰撞检测算法研究 68
4.4.6基于有限元模型的手指的力反馈模式研究 72
参考文献 77
第5章 虚拟环境建模技术研究 83
5.1 OpenGL建模技术 83
5.1.1 OpenGL在Windows下的工作原理 84
5.1.2 OpenGL用于三维场景表达 86
5.1.3仿真环境的三维场景数据的获取 87
5.2 VRML建模技术 91
5.2.1 VRML概述 91
5.2.2 VRML的建模机制 92
5.2.3 VRML用于三维场景表达 94
5.3 WorldToolKit建模技术 96
5.3.1 WTK概述 96
5.3.2 WTK的类结构 96
5.3.3 WTK虚拟环境的合成方式 97
5.3.4 WTK的程序结构及运行流程 98
5.3.5仿真管理器的工作原理 99
5.3.6 WTK场景图的组织方式 99
5.3.7 WTK场景图的绘制方式 100
5.4虚拟环境中的碰撞检测算法研究 101
5.4.1三维空间的碰撞检测技术 102
5.4.2碰撞检测算法研究 103
参考文献 108
第6章 基于虚拟现实的物料搬运机械远程操作仿真方案 110
6.1基于虚拟现实的物料搬运机械远程操作仿真系统研究方案 110
6.2虚拟环境的生成技术 111
6.2.1 VC开发环境及软硬件接口 112
6.2.2基于WTK的虚拟环境建模 116
6.2.3场景的构建和装配 119
6.3小车的运动建模及远程控制实现 120
6.3.1小车的几何建模 121
6.3.2小车的运动建模 123
6.4人机交互的设计与实现 125
6.4.1硬件介绍 125
6.4.2利用数据手套实现对小车的控制 128
6.4.3空间球实现视点的变换 132
6.5碰撞检测的实现 133
6.5.1基于WTK的碰撞检测层次树 133
6.5.2碰撞检测的程序实现 133
6.6小车远程控制实现 136
6.6.1受控MHROM的线路连接 136
6.6.2动作规划与程序实现 136
6.6.3远程控制的各种操作 138
6.7现场仿真实验 141
参考文献 145