( Virtual Robot E亚搏官方娱乐xperimentation Platform)的介绍

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文章关键词:亚搏体育客户端,触觉通道

  力反馈技术是一种新型的人机交互技术它允许用户借助力反馈设备触碰、操纵计算机生成的虚拟环境中的物体并感知物体的运动和相应的力反馈信息实现人机力觉交互。虽然传统的鼠标、键盘、触摸屏等交互手段可以满足用户与环境中物体交互的需求但是缺乏力觉交互信息的反馈。力反馈技术结合其他的虚拟现实技术使用户在交互过程中不仅能够通过视、听觉通道获取信息还能够通过触觉通道感受模拟现实世界力觉交互的“触感”。因此力反馈技术的引入使交互体验更加自然、真实。

  力反馈系统的实现过程中涉及到以下关键问题 力反馈计算模型设计、碰撞检测、视觉与力觉的同步渲染相应地产生了针对解决上述问题的一系列算法和接口。

  力反馈计算模型用于计算虚拟环境中物体间交互时产生的力并由力反馈设备传递给用户。目前力反馈算法主要采用基于物理建模方法的有限元模型和弹簧—质点模型。其中有限元模型将连续体离散为多个单元分别对每个单元进行模拟 之后连接各单元模拟整个连续体最后通过解方程组计算质点的受力弹簧—质点模型首先将物体质量离散到各个质点并通过弹簧连接柔性物体离散后的质点依据胡克定律计算质点之间的力从而模拟整个物体的受力。有限元模型能够较好地满足交互的线c;但是运算量大、求解过程复杂难以满足交互的实时性需求而弹簧—质点模型具有建模过程简单、计算量较小、交互实时性较好的特点。

  碰撞检测用于实时检测虚拟环境中物体间的碰撞情况为之后图形信息的绘制及力反馈信息的计算奠定基础。当前的碰撞检测算法主要采用包围盒技术 首先对物体的包围盒进行相交检测( 模糊碰撞检测) 当包围盒相交时其包围的物体才有可能相交。然后进行物体间的精细碰撞检测当包围盒不相交时其包围的物体一定不相交结束物体间的碰撞检测。

  接下来在VREP中通过CHAI3D插件提供的Lua函数创建一个简单的静态场景。小球代表力反馈设备末端的位置立方体代表场景中的墙或需要接触交互的其它物体当移动末端让小球碰撞到立方体时设备能输出一定的力让用户感受到。如下图所示当小球贴着立方体正面移动时用户能感受到“墙”的存在且越靠向墙受到的反作用越大。当小球移开墙面时力又变为零。状态栏中输出了小球位置、输出力大小以及操作杆按钮状态按下按钮变为1

  可以看出使用CHAI3D就能很方便的让力反馈设备感知场景中的环境输出力。如果不使用CHAI3D则需要自行获取VREP中物理引擎计算的接触力信息然后转换成合适的值发送给设备去渲染接触力。

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  ( Virtual Robot Experimentation Platform)的介绍

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