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目前,岸边集装箱起重机是港口码头主要的装、卸船设备,随着集装箱运输业的蓬勃发展,迫切需要大量的岸边集装箱起重机驾驶员,然而,培训岸边集装箱起重机驾驶员是一项重要并且耗时的工作。在通常情况下,真实的岸边集装箱起重机主要应用于实践工作,并且从安全性的角度考虑也不便用于初学者练习操作,为此,本课题研究开发了一种基于桌面的岸边集装箱起重机驾驶员虚拟培训系统。文章主要针对如何设计系统结构、确定系统开发流程、创建系统三维模型、驱动模型运动、实现碰撞检测及其响应、分析系统性能六个问题进行了研究,研究内容如下:(1)对真实岸边集装箱起重机的运行机构和装、卸船流程进行了分析,明确了这一虚拟培训系统的功能要求,继而设计了系统的整体结构;对现行主流建模软件的优缺点进行了分析,确定了应用Creator进行系统的三维建模,Vega软件进行模型驱动。(2)为了更好地建立系统三维模型,文章介绍了Creator软件中常见的建模技巧、DOF技术和模型优化技术,对真实岸边集装箱起重机的基本结构、几何参数和结构特点进行了分析,确定了该系统起重机建模参数,创建了起重机的几何模型;同时,为了使虚拟起重机具备活动能力,文章还讨论了创建起重机DOF节点的方法。另外,文章还分别分析了吊具建模参数和环境模型建模参数,创建了吊具的三维模型和环境模型,完成了系统的三维建模。(3)为了能更好地理解Vega软件驱动模型的原理,文章介绍了Vega软件的驱动技术,包括:模型驱动原理和应用程序的执行流程;研究了通过控制起重机DOF节点运动和绳索伸长、缩短的方法实现三大机构运动;另外,文章还分析了设置系统多视点和抓取、就位集装箱的方法,讨论了如何实现集卡运动、虚拟人行走和海面波动。为了增强这一仿真训练环境的真实感,文章进一步研究了起重机的动力学模型和载荷摆动模型,根据载荷摆动模型编程,实现了虚拟起重机的载荷摆动。(4)碰撞检测是开发该虚拟培训系统的一项关键技术。文章分析了基于Vega软件的碰撞检测原理和八种碰撞检测方法,结合吊具在虚拟场景中的碰撞特点,确定了集装箱和吊具的碰撞检测方法,最后,详细讨论了如何实现吊具与集装箱碰撞后的碰撞响应。