2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、在日常生活中,人們通過(guò)觸覺(jué)和視覺(jué)來(lái)感知周圍的環(huán)境,并對(duì)環(huán)境中的物體進(jìn)行相應(yīng)的處理。若要在無(wú)法到達(dá)的環(huán)境中完成復(fù)雜的作業(yè)任務(wù),或者要實(shí)現(xiàn)“身臨其境”的體驗(yàn)未知的環(huán)境,往往需要用到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“觸覺(jué)”和“視覺(jué)”,可以產(chǎn)生“身臨其境”的感覺(jué)。在操縱遠(yuǎn)端機(jī)器人時(shí),操作者如果同時(shí)能夠看到并感受到遠(yuǎn)端環(huán)境,將能夠更精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端機(jī)器人的控制并完成作業(yè)任務(wù)。
  本論文主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶力覺(jué)的機(jī)器人抓取物體的虛

2、擬操作。其中視覺(jué)的再現(xiàn)主要依靠對(duì)虛擬環(huán)境的仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模實(shí)現(xiàn);觸覺(jué)、力覺(jué)的再現(xiàn)主要通過(guò)碰撞檢測(cè)、力反饋模型和PHANTOM力反饋器實(shí)現(xiàn)。帶力反饋機(jī)器人虛擬操作系統(tǒng)由力反饋器,仿真模型,顯示設(shè)備三部分組成,主要模塊包括位姿信息采集模塊,位姿信息處理模塊,力反饋模塊,碰撞檢測(cè)模塊,虛擬環(huán)境模塊,顯示模塊。
  帶力反饋機(jī)器人虛擬操作系統(tǒng)的硬件組成包括 PHANTOM力反饋設(shè)備和計(jì)算機(jī)。PHANTOM力反饋設(shè)備具有力反饋和主操作手兩種

3、功能。在虛擬操作系統(tǒng)中,操作者通過(guò)操作力反饋器的操作桿來(lái)控制虛擬機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作,完成任務(wù)。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)器人和環(huán)境中物體的碰撞以及虛擬物體之間的相互碰撞產(chǎn)生的作用力均通過(guò)PHANTOM的操作桿反饋給操作者。系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的作用為處理碰撞檢測(cè)、位姿信息、反饋力信息等軟件模塊。
  位姿信息處理部分主要包括正向運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)。由于 PHANTOM與虛擬機(jī)器人屬于異構(gòu)系統(tǒng),兩者的結(jié)構(gòu)和功能不盡相同,故PHANTOM的位

4、姿信息需要通過(guò)一系列變換映射到虛擬機(jī)器人空間,從而得到虛擬機(jī)器人的位姿信息。即“關(guān)節(jié)-位姿-位姿-關(guān)節(jié)”的驅(qū)動(dòng)方式。其中“關(guān)節(jié)-位姿”為PHANTOM端的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程,“位姿-關(guān)節(jié)”為虛擬機(jī)器人端逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程。
  碰撞檢測(cè)用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體之間是否發(fā)生碰撞,若發(fā)生碰撞則進(jìn)行反饋力的計(jì)算與輸出,如反饋力的大小和方向;以及碰撞物體后續(xù)運(yùn)動(dòng)情況的處理,如碰撞后物體的運(yùn)動(dòng)情況等。在碰撞檢測(cè)部分,本文采用基于圖像空間的碰撞檢測(cè)方法

5、。該方法通過(guò)OpenGL的擴(kuò)展功能--FBO(Frame Buffer Object)技術(shù)--將虛擬環(huán)境中物體的深度信息渲染至紋理,然后利用GPU的運(yùn)算能力對(duì)紋理中的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理,根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判斷出是否發(fā)生碰撞。
  針對(duì)反饋力的計(jì)算和實(shí)現(xiàn)。首先本論文分析了“質(zhì)點(diǎn)-彈簧-阻尼器模型”和“Stick-snag”兩種力反饋模型,并依照物理學(xué)原理給出了“頂點(diǎn)-面”“邊-邊”兩種基礎(chǔ)接觸模式下非摩擦類反饋力的計(jì)算公式,以及動(dòng)摩擦力

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