虚拟手操作力觉生成及评价研究

【摘要】虚拟手力触觉算法的真实性评价是力触觉再现研究的难点。考虑虚拟手抓持的稳定性，本文开展了基于物理的虚拟手抓持力觉模型真实性评价研究，通过实验测量真实人手的抓持力，验证了基于物理的虚拟手抓持力觉模型可以生成逼真的抓持力，可增强虚拟手交互的真实感和沉浸性。论文的主要内容如下：第一章：介绍了虚拟手交互力触觉感知和反馈研究的背景及意义、分析了虚拟手交互力触觉生成算法和评价的国内外研究现状，提出了开展虚拟手交互力触觉生成算法真实性评价研究的必要性和存在的问题，明确了论文的研究目标和研究内容。第二章：基于力封闭和形封闭的原理，介绍了手指抓持规划中封闭性与稳定抓持的联系，以及力封闭抓持和稳定抓持之间的等价关系，提出了一种基于力封闭的三指手稳定抓持判别算法，归纳出稳定抓持的判定流程。第三章：开展了基于物理的虚拟手抓持力觉模型真实性评价的实验验证研究。通过TekscanGrip握力压力分布测量系统，构建了真实手抓持物体的抓持力测量平台，设计实验内容，开展了真实手静力抓持物体和抓持物体一起运动的抓持力测量实验。统计实验测得的抓持力数据，与相应的虚拟手操作时通过基于物理的虚拟手抓持力觉模型的抓持力计算结果作对比分析，验证了基于物理的虚拟手抓持力觉模型的合理性、真实性和正确性。第四章：设计了一个虚拟手抓持力求解的原型系统。根据基于物理的虚拟手抓持力觉模型的求解步骤，介绍了原型系统中抓持对象质心求解模块、接触点內法矢求解模块、接触点姿态转化模块、稳定抓持判定模块和抓持力求解及优化模块。目前此原型系统可以实现三个手指对规则形状体的抓持力的求解。第五章：总结与展望。
【作者】颜传武；
【导师】杨文珍；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】人机交互；虚拟手；力触觉；真实性；评价；

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