桌面式虚拟环境中灵巧虚拟手的研究与实现

作     者：戴亿政 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘林

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟现实 灵巧虚拟手 EON Studio 碰撞检测 

摘      要：手是我们日常生活和工作中不可缺少的一部分,人们每天通过它来完成各种任务。对于手运动模型的研究与分析不仅是人机交互领域（HCI）的一个热点,随着三维虚拟现实系统的发展与更新,数据手套具有取代鼠标成为三维图形界面最主要交互手段的趋势。本文对虚拟手技术在虚拟现实系统中的应用做了深入的研究,在EON Studio虚拟现实平台下,为本科生从事机械装配相关内容的学习提供先进的教学与实验手段。突破传统的工程制图的教学实验方式,在原来以机械零件实物模型作为学生测绘对象的基础上,结合CAD软件和虚拟现实平台沉浸感的虚拟装配手段来激发学生兴趣,启迪探索精神。 “桌面式虚拟环境中灵巧虚拟手的研究与实现在研究国内外虚拟手建模的条件下,结合自身实验条件,提出了一套集成对象的建模方法,对手的静态建模和动态建模做了很好的整合使建模效果几近真实,增强了虚拟环境的沉浸感。主要研究成果有以下六点:1)研究了CAD系统零件至虚拟现实平台的导入,使导入对象更真实且生成文件所占内存小,提高系统的实时性;2)使用非均匀样条曲线拟合创建了虚拟手几何模型,创建了一个近乎逼真的虚拟手,提高系统的沉浸性;3)对虚拟手进行了皮肤映射,创新性地改进了虚拟手的表面模型,为灵巧性打下基础;4)在虚拟手的运动更新中,研究了关节破裂的原因,根据仿生学原理,直接在指节上加关节去除破裂现象;5)在虚拟手的驱动中,研究并实现了双手的驱动;6)在进行交互时,使用Convex hull包围盒法,使抓取的精确性和运动的实时性得到很好的权衡。