虚拟手交互虚拟手抓持规则研究

来源 :第十五届全国物理力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuxbo
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  虚拟手抓持规则是指虚拟现实仿真中虚拟手对虚拟物体进行抓持操作的交互规则,用于判定是否能够成功抓持。目前主流的虚拟手抓持规则:基于几何的虚拟手抓持规则,通过真实世界抓持经验制定几何约束条件对抓持进行判断,可以实现实时仿真,但仿真效果欠佳;基于物理的虚拟手抓持规则,在软质模型的基础上,通过力封闭原理进行力与力矩的计算对抓持进行判断,可以实现逼真的仿真效果,但涉及非线性规划求解,运算量大,难以实现实时仿真。文章在二者的基础上:(1)通过改进几何约束条件,通过接触点位置、接触点法矢和接触点平面法矢制定约束条件,使其逼近基于物理的虚拟手抓持规则,对初始抓持进行判定;(2)满足初始抓持后,通过软指模型下的力封闭计算对抓持进行校正,并获取抓持操作力和内力等信息;(3)改进力封闭计算,利用抓持中接触点和法矢不变的特性,通过校正阶段获取的内力信息,对满足初始抓持后的旋转、移动等抓持操作进行力封闭计算,显著降低力封闭运算的计算时间,使其满足虚拟现实实时性要求,实现通过物理力模型计算进行判别的虚拟手抓持实时仿真。设计虚拟现实交互实验,对该抓持规则的仿真进行验证,并对操作力、内力和内力配比等数据进行分析,验证了该抓持规则能实现高沉浸感的实时仿真,可以应用到虚拟训练、虚拟装配等仿真操作平台。
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