虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在橋吊仿真訓(xùn)練器中的應(yīng)用.pdf

1、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的橋吊仿真訓(xùn)練器是集場(chǎng)景模型仿真、設(shè)備通訊、駕駛課程訓(xùn)練為一體的綜合性訓(xùn)練系統(tǒng)。本文以港口起重機(jī)裝卸集裝箱工作環(huán)境為研究背景，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)了具有實(shí)時(shí)場(chǎng)景三維立體仿真、人機(jī)實(shí)時(shí)交互控制、定制訓(xùn)練課程等主要功能的橋吊仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，并提出了基于虛擬機(jī)器人的漫游引擎設(shè)計(jì)，運(yùn)用狀態(tài)方程描述動(dòng)力學(xué)模型以及碰撞檢測(cè)引擎平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具有重要的實(shí)踐意義和參考價(jià)值。 本文結(jié)合橋吊起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，分析了

2、目前主要的三維建模技術(shù)和方法，采用一種基于3DMax軟件的建模方法。應(yīng)用了多紋理貼圖技術(shù)、LOD細(xì)節(jié)層次技術(shù)和優(yōu)化軟件WUModeler對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和物理重心校正，大大降低了多邊形數(shù)量，提高運(yùn)算和渲染效率。在動(dòng)力學(xué)模型建模方面，以起重機(jī)各部分物理運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的為基礎(chǔ)，建立了二維和三維空間的動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合狀態(tài)方程進(jìn)行表示，并采用龍格庫(kù)塔四階法對(duì)狀態(tài)方程求解，對(duì)每個(gè)時(shí)刻模型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述和輸出。虛擬漫游引擎是本文的重點(diǎn)，通過(guò)提出引入

3、虛擬機(jī)器人模型來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，主要設(shè)計(jì)了漫游檢測(cè)的流程算法，對(duì)模型的加載、場(chǎng)景的調(diào)度、視點(diǎn)變換、虛擬機(jī)器人映射、狀態(tài)交互控制機(jī)制、碰撞檢測(cè)引擎封裝與調(diào)用等核心功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。本文自行設(shè)計(jì)了一種適用于規(guī)則長(zhǎng)方體包圍盒的碰撞檢測(cè)算法，結(jié)合WorldToolKit虛擬現(xiàn)實(shí)支持類庫(kù)提供的算法和層級(jí)包圍球算法，提供多種檢測(cè)輸入輸出方式，實(shí)現(xiàn)了碰撞檢測(cè)引擎。硬件方面，對(duì)相關(guān)的硬件設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與通信研究，實(shí)現(xiàn)了鳥(niǎo)群傳感器和跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字頭盔、駕駛