基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

黄磊; 侯增选; 李楠楠; 张迪靖; 苏金辉

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基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

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针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔的触觉行为.首先,采用一种弯曲弹簧振子模型来构建3D画笔的力学模型,并分析虚拟画笔实时变形与承受的绘制力之间的内在关系;接着,基于一种加权平均距离的碰撞算法,研究虚拟画笔与虚拟3D物体之间的碰撞检测问题;采用一种球扩展操作以获得弯曲画笔的最小包围球,进而计算得到虚拟投影平面;根据在一个采样点处的画笔变形,得到虚拟投影平面上的二维笔触;通过将二维画笔笔触实时地映射到三维对象表面,便可以得到三维笔触;沿着三维绘制方向,通过控制绘制力矩并叠加不同大小、形状的3D笔触便可得到3D笔道.仿真对比实验结果表明,所采用的画笔模型及方法可以有效增强用户虚拟绘制时的真实性.

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来源
《湖南大学学报（自然科学版）》|2020年第8期|49-59|共11页
作者
黄磊; 侯增选; 李楠楠; 张迪靖; 苏金辉;
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作者单位

大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024;

大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024;

大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024;

大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024;

大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类自动化装置与设备;
关键词
计算机触觉; 人机交互; 实时力反馈; 变刚度; 碰撞检测;

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