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1、東南大學(xué)博士學(xué)位論文虛擬環(huán)境的力覺(jué)建模及力覺(jué)感知接口技術(shù)研究姓名:吳涓申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:博士專業(yè):測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器指導(dǎo)教師:宋愛(ài)國(guó)20050201東南大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractⅥ咖aIhapticrcnderin唇arisinginrecentyears,hasbeenwideIyusedinm越y(tǒng)fieldssuchasteIe—roboLsu曙icalsimulation,Virtualprototypedesign,a11dn
2、aIlomanipulatoLInthehapticsystem,也eusermanipulatesvin吡lobjectsandisabletofeeIthesenseoftoucht11rou曲hapticfeedbackItcallincreasemereaIityofVirtuaIenViror吼entsandcommunicateinf0皿ationthatimproVesuserperformanceorunderstaIl
3、dingHamicrenderingsystemusuallyincludesthreeparts:鯽hicdisplay,hapticmodeljngandh叩ticdeViceThegraphicsimuIationistheVisualInterf如eofvirt岫lenv的nme呲Theh印ncmodelingisthephysicalmodelofVirtualcomactforceThehap廿cdeviceisthecon
4、tr01andfeelingch柚nelⅡlrou曲which,theoperatorcalldirectIycontactwimtheVirtualworldTheworkcanbes印aratedintot、vopans,Oneisthemodelingconcernedwithforce/deformationcalculation,theotheristhehardwaredesignA1lofthemareaimingtoim
5、pmvetheh?、騝renderingsystem’srealityands協(xié)bilityTheobjec“veoft11is、vorkistodevelophj曲per『o瑚al】ceh印dcimeractionw油900dsIabiJj啦Thus,theresearchpresentedinthisdissenatlonfocusesonthefoIlowmg:Theprincipleandsystcmstructureofmeh
6、apticrenderingsystemarein廿oducednrstlyAd曲enanimprowdphysjcal_basedm越ssp—I培force/deformatjonmodeIjspresented。speci疥cally,asetofexperienceissetupsoastoestimatethemodelpamm臥er鋤dt|leprecisionofmemOdelDi丘brent靠omtheconVention
7、almassspringmodel,theobjectisdynamicallydiVidedaroundtheforcepoint,notinmeshesbuCinpiecesThesumofspringforcesarecoⅡespOndcdwithextemaIforce,andthesumofdispIacememofeachnodeequaltotheto詛ldeformationThistechniqueavoidslabo
8、riousforITlulationofsti行nessmatrixAvinualhapticdisplaysy咖mbased0n6DOFDEI勝hapticdeviceisdevel叩edwhichusesthepmposedh印tfcmodelThesimuja石onshowsthatchemodelise幣cientformodeli“gmaterialsofdefornlableobjectsAtimeseriesbasedes
9、tima協(xié)risusedtoexnap01atetheforcescomputedbylhedeformablemodelt0gobeyondinteractiVitytohaptic陀altimeComparcdwithmemethodsofconstantextr叩oiationandlinearextr叩ol砒ionovernme,theex訂印ol“onfunctionisbasedontheexperienceda詛a11dc
10、aIlgiVebe船rprecisionThehapticrenderingsystemadoptedtIlismethodwlllworkundert、voasynchmnouslo叩s,oneformedeformationmodeIrunningatVisuaI行equen。y’廿le0therfort11eexl陽(yáng)poIationoftheforcescomputedbythesimulationloopThatreconcil
11、esthecomputatiOn廿meofrealisticphysicaIlybaseddeformablemodelsandthehi曲refkshfrequenciesneededforh印ticrenderingoneDoFcontinuousandpassivehaptjcdevicehasbeendesignedThedeviceexertscontinuoustimeforcet11rou曲e】asticbe鋤whenop
12、eratorpressesitactiVe】yEvaluationofthedeVjcesjsaccomplishedItcandispIayrigidsurf如eduringcon詛ctingwithavirtualobject1naddition,thebasicconc。ptsofstab訂時(shí)issuesarediscussed,andanimpmvedPo,PCstabilitycontroImemodisdevelopedan
13、dexperimentsDerfbrmedFinally,aSapartofHighTechProjecI“theresearchontelerobotcontr01”,atestplatformofmonitorsystemfortelerobotwithvariabletimedelayisestablishe出Keywords:Hapticrende—ng,hapticmodelir唱,“nualreality:hapticdeV
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