面向虛擬裝配的力覺交互技術(shù)研究

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1、碩士學(xué)位論文面向虛擬裝配的力覺交互技術(shù)研究作者姓名黃仲東學(xué)科專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師王清輝教授所在學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院論文提交日期2016年4月ResearchandImplementationofHapticInteractioninVirtualAssemblyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangZhongdongSupervisor：Prof.WangQinghuiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangz

2、hou,China分類號(hào)：TP391學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：201320100191華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文面向虛擬裝配的力覺交互技術(shù)研究作者姓名：黃仲東教師姓名、職稱：王清輝教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士科專業(yè)名稱：機(jī)械制造及其自動(dòng)化研究方向：數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造論文提交日期：2016年04月22日答辯日期：2016年06月07日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：宋嶸委員：王清輝，劉旺玉，鄧文君，潘敏強(qiáng)華南理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所

3、取得的研究成果。除了文中特別加Ｗ標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含住巧其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：（６個(gè)寧棄曰期；訓(xùn)年月Ｆ曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，目Ｐ；研究生在校攻讀學(xué)位期間論文王作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬華南理工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外）

4、；學(xué)?？桑坠紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可Ｗ允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。一本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相致。本學(xué)位論文屬于；□保密，在年解密后適用本授權(quán)書。應(yīng)禾保密，同意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與學(xué)校有共享協(xié)議的單位瀏覽；同意將本人學(xué)位論文提交中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社全文出版和編入ＣＮＫＩ《中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)》，傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。上相應(yīng)方框＂＂（請(qǐng)?jiān)趦?nèi)打Ｖ）。２｜么￣作者簽名：冰ｔｆ專日期；指導(dǎo)教師簽名：之拷ＣＶ日期；’

5、作者聯(lián)系電話：電子郵箱：聯(lián)系地址（含郵編）摘要力覺交互技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。在虛擬裝配系統(tǒng)中集成力覺交互技術(shù)，不僅能讓操作者更好地感知虛擬裝配環(huán)境，還可以提升操作者執(zhí)行虛擬裝配任務(wù)的效率。針對(duì)面向虛擬裝配的力覺交互技術(shù)在應(yīng)用層面上存在的不足，本文從力覺交互設(shè)備和力覺交互算法兩方面著手開展研究，主要工作內(nèi)容包括：（1）簡(jiǎn)要分析了力覺交互設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，并根據(jù)虛擬裝配應(yīng)用的使用需求，自主研發(fā)了一款面向虛擬裝配的三自由度力覺交互設(shè)備。本文重點(diǎn)介紹了該設(shè)備的設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)計(jì)原則，以及軟硬件交互接口的設(shè)計(jì)

6、與實(shí)現(xiàn)。（2）根據(jù)機(jī)械裝配與虛擬裝配技術(shù)的特點(diǎn)，將裝配操作劃分為自由操作、裝配定位和裝配約束三個(gè)階段，并在此基礎(chǔ)上提出了各階段的虛擬力覺交互算法。在自由操作階段提出了基于物理屬性仿真的操作力模型；在裝配定位階段，根據(jù)不同配合類型給出了相應(yīng)地定位阻力模型和定位引導(dǎo)力模型；在裝配約束階段，建立了面向不同配合類型的裝配阻力模型。（3）基于VisualStudio2012平臺(tái)開發(fā)了虛擬裝配原型系統(tǒng)，并集成了自主設(shè)計(jì)的力覺交互設(shè)備和力覺交互算法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零件虛擬裝配過程中的力覺反饋功能。本文重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，并應(yīng)用

7、具體機(jī)械零件裝配進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。（4）設(shè)計(jì)了多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)本文提出的定位阻力模型和裝配阻力模型的可用性進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，定位阻力模型能夠在裝配定位階段給用戶帶來更好的裝配定位操作體驗(yàn)，而裝配阻力模型的引入有助于提升用戶在裝配約束階段的操作體驗(yàn)。關(guān)鍵詞：虛擬裝配；力覺交互設(shè)備；力覺渲染；公差和配合IAbstractHaptictechnologyisoneoftheresearchhotspotsinHuman-ComputerInteractionTechniques.Realisticforcefeedbacksdurin

8、gtheprocessofvirtualassembly(VA)canhelpoperatorbetterfeelandmanipulatethevirtualobjectsintheVAenvioronment,andhenceimproveth