文档介绍：上海大学
硕士学位论文
基于虚拟现实的机电互动自行车系统设计
姓名:佘慎思
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:吴家麒
20070201
摘要计恍槟庾孕谐迪低晨刂频氖P对输入信号的运算处理并且产生输出信虚拟现实是最近二十几年才发展起来的前沿技术。它以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个虚拟的世界中,产生沉浸感。运动仿真交互平台是虚拟现实技术和机电一体化相结合的一个典型应用。本课题根据具有视觉体验和身体感觉的运动仿真交互平台的需要,设计了一套系统控制流程和算法模型,并把这套模型用于自行车运动仿真平台系统,实现了人在虚拟环境中的漫游,让参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得如同在真实环境本文从以下几个部分描述了自行车运动仿真平台的实现方案:虚拟自行车系统的总体设计ㄏ低彻δ芗白槌傻姆治觯低吃诵锌刂屏鞒痰纳杓;虚拟自行车系统的视觉互动设计ǔ【笆淙胄藕诺慕邮蘸统【安シ趴刂苹方诘纳号的功能模块恍槟庾孕谐迪低车奶甯谢ザ杓包括机电传感器信号的接收和机电反馈控制环节的设计恍槟庾孕谐迪低车哪?槲实氖菪畔⒔换唤涌包括机电传感器和数学模型、数学模型和机电执行机构的接口取在完成上述研究工作的基础上,实施了系统的加工与调试,实现了设计思想,验证了系统功能,使系统的参与者得到接近实际的骑车漫游感觉。本系统作为互动展项在展览场馆中展出。关键词:运动仿真,虚拟现实,数学模型中骑车漫游的体验。
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签名:筻萋日期:钽啤车主耳萑原创性声明本论文使用授权说明表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。
课题的研究背景第一章绪论虚拟现实技术概要虚拟现实虺苬【,是最近二十几年才发展起来的前沿技术。年,被称为虚拟现实之父的美国人最早描述了由计算机产生的虚拟世界,并研制出了第一个头盔系统。年,甖发明了数据手套和接口设备。年代初美国綣才正式提出了币淮省P槟庀质狄渤莆P槟饣肪常怯杉扑慊傻摹⒛D馊类感觉的世界的实时表示。通常,虚拟现实系统具有多种输出形式,可以处理多种输入设备的能力,并且能够进行碰撞检测、实时交互、视点控制和复杂行为的建模等】。它以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个虚拟的世界中,产生沉浸感。虚拟现实技术自诞生以来,很快在各个领域大显身手。它的发展源于航天和军事部门,应用范围已涉及各行各业,遍及到商业、医疗、工程设计、娱乐、教育和通信等诸多领域。虚拟现实技术作为一个新的技术增长点,是二十一世纪的热门技术,世界各国都投入相当大的力量来研究和发展技术。国内各大专院校及科研机构从年代起对技术进行了积极的研究和应用,并有一些公司己开始进行虚拟现实技术服务和商业活动。其中,各种基于技术的机电互动系统被纷纷开发出来,这些基于技术的运动漫游模拟设备首先作为车、船、飞机驾驶模拟器被用于各种培训,现在已开始作为展览项目和游艺设施广泛应用于各种演示中心和娱乐设施中。本课题建立的基于虚拟现实的机电互动自行车系统就是在科技展览场馆中向公众开放虚拟现实虺芕是一个高级的用户界面。它通常是指的互动展览项目。“
.槟庀质导际醯姆⒄垢趴用头盔显示器和传感手套等一系列传感辅助设施来实现的一种三维互动现实,人们通过这些设施以自然的方式缤返淖6⑸硖宓脑硕向计算机送入各种动作信息,并得到计算机对用户的视觉、听觉以及触觉等多种感官的反馈。随着人们不同的动作,这些感官反馈也随之改变。在世纪,人们已经成功地把想象力与电子学结合在一起。它为虚拟现实的飞速发展莫定了牢固的基础。简而言之,电子学支持了电话、视频技术、以及计算机的发展,而今天,计算机又把这些技术组合在虚拟现实的实践中‘。虚拟现实领域,无论在理论上,还是在技术上,甚至哲学上都涉及很多方方面面,虚拟现实已经成为艺术,是一种文化州。技术的起源可追溯到年在会议上所作的题为钡谋ǜ妗T诟帽ǜ嬷校琁提出了一项富有挑战性的计算机图形学研究课题。他指出,人们可以把显示屏当作一个窗户来观察一个虚拟世界,其挑战性就在于窗口中的图像必须看起来真实,听起来真实