基于靈巧手的虛擬抓取技術(shù)研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，自然和諧的人機(jī)交互日益成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練、教育、娛樂、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，人機(jī)交互有著非常重要的作用。但是，由于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境無(wú)法精確地模擬真實(shí)物理世界中的許多規(guī)則和約束，因此實(shí)現(xiàn)自然、和諧的人機(jī)交互非常困難。
　　 虛擬手交互技術(shù)是人機(jī)交互研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。虛擬抓取是用戶與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互的一種自然直觀的方式。本文圍繞如何在虛擬抓取過程中增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和減少用戶負(fù)擔(dān)展開研

2、究。
　　 本文通過對(duì)人手解剖結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的分析，首先提出了一個(gè)包含皮膚層、運(yùn)動(dòng)層、碰撞檢測(cè)層、力覺層的4層靈巧虛擬手模型。該模型在保證交互實(shí)時(shí)性的前提下，提高了虛擬交互的真實(shí)感。其次，在對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的物體進(jìn)行形狀抽象的基礎(chǔ)上，提出了基于幾何條件的抓取準(zhǔn)則，既提高了抓取判別的速度，又減少了誤抓現(xiàn)象的發(fā)生。此外，在抓取過程中利用虛擬抓取有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行控制，避免了虛擬手手指嵌入物體。最后，通過對(duì)人手抓取軌跡規(guī)律的分析，提出了一