董露杰(學(xué)號(hào)：201620501008)作業(yè)2

1、 Welcome toVirtual Reality Technology（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）簡(jiǎn)稱：簡(jiǎn)稱：VR姓名：董露杰學(xué)號(hào)：201520501008學(xué)院：機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程第第1篇篇Virtual Reality Simulator For Robotics Learning用于機(jī)器人學(xué)習(xí)的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真 一、研究介紹一、研究介紹 本文研究的總體目標(biāo)是通過(guò)創(chuàng)建由三菱Movemaster RV-M1機(jī)器人操作的虛擬模擬器，測(cè)試虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的影響及潛在效益。 本文研究的目的是在一個(gè)虛擬的環(huán)境中，通過(guò)增加學(xué)生的互動(dòng)性與機(jī)器人的功能，開(kāi)發(fā)游戲引擎Unity和虛擬可視化的Oc

2、ulus Rift頭盔。 通過(guò)使用虛擬模擬器，主要是允許離線編程的設(shè)備，使得現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)間減少。 這給一些大學(xué)或機(jī)械工業(yè)有限公司的學(xué)生，提供一種學(xué)習(xí)與實(shí)踐的途徑，在有關(guān)工業(yè)自動(dòng)化及機(jī)器人仿真主題方面不受限制。 設(shè)計(jì)虛擬仿真器的目的是通過(guò)展現(xiàn)一個(gè)完整的虛擬環(huán)境（根據(jù)真實(shí)模型的參數(shù)和規(guī)格，機(jī)器人臂的三維模型可以直觀顯示和編程）減少學(xué)生的學(xué)習(xí)曲線。二、重點(diǎn)介紹：本文研究方法二、重點(diǎn)介紹：本文研究方法本文研究中實(shí)現(xiàn)的方法是基于子系統(tǒng)，包括輸入級(jí)、處理單元和輸出級(jí)。每個(gè)階段之間的通信所示圖1（系統(tǒng)方框圖）。1.系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件硬件：虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、雷蛇Hydra操縱桿、三菱movemaster RV-M1機(jī)

3、器人。軟件：Oculus SDK、Sixense SDK、Denford機(jī)器人通信、Unity 3D、Sketch-Up and Blender。Unity資產(chǎn)：Takohi逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、APEX游戲工具。2. 處理分析處理分析如圖2（a：現(xiàn)實(shí)世界的三菱movemaster RV-M1）（b：3D模型）3. Oculus Rift設(shè)置設(shè)置4. Oculus Rift用戶界面用戶界面5. Razer Hydra的六感的六感 SDK集成集成6. Unity 3D中編程虛擬模式中編程虛擬模式（1）分配給機(jī)器人每個(gè)部分不同的游戲?qū)ο?、進(jìn)行單獨(dú)地規(guī)模調(diào)整到0.3。（2）在現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)器人中，根據(jù)DOF構(gòu)件的

4、三維順序，嵌入每個(gè)游戲?qū)ο?。三、研究結(jié)果三、研究結(jié)果 圖6：實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)之間尋路三、研究結(jié)果三、研究結(jié)果 圖7：虛擬環(huán)境的測(cè)試場(chǎng)景三、研究結(jié)果三、研究結(jié)果 圖8：工程學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)三、研究結(jié)果三、研究結(jié)果 圖9：工程學(xué)生測(cè)試虛擬現(xiàn)實(shí)模擬器第第2篇篇 An Affective Interaction System to Learn About Physiological Signals一個(gè)關(guān)于生理信號(hào)的情感互動(dòng)系統(tǒng) 一、研究介紹一、研究介紹本文研究了一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生理解情緒對(duì)我們身體的影響。研究的系統(tǒng)，使用頭戴式顯示器和低成本身體傳感器，分別創(chuàng)建一個(gè)沉浸式場(chǎng)景、收集一組相關(guān)的生物信

5、號(hào)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生遵循一個(gè)預(yù)定義的數(shù)據(jù)收集協(xié)議，他們被安排在一個(gè)虛擬場(chǎng)景中，其目的是誘導(dǎo)其產(chǎn)生特定的感覺(jué)和情緒。最后，所獲得的數(shù)據(jù)交給學(xué)生作為圖解，他/她被要求將他們與經(jīng)驗(yàn)的感覺(jué)或情緒聯(lián)系起來(lái)。二、生理信號(hào)二、生理信號(hào)1.皮膚電活動(dòng)圖1（濾波后的電活動(dòng)信號(hào)）。二、生理信號(hào)二、生理信號(hào)2.心電圖圖2（過(guò)濾后標(biāo)準(zhǔn)的心電信號(hào)）。二、生理信號(hào)二、生理信號(hào)3.體溫圖3（濾波的呼吸速率信號(hào)）。二、生理信號(hào)二、生理信號(hào)4.身體加速圖4（濾波的身體加速信號(hào)）。三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化1.刺激應(yīng)用的發(fā)展過(guò)程圖5（角色表演蹲）。三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化三、利

6、用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化假設(shè)：情景1圖6（禪園）。三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化假設(shè)：情景2圖7（駕駛模擬器）。三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化假設(shè)：情景3圖8（鬧鬼的房子）。三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化三、利用情感互動(dòng)誘導(dǎo)測(cè)量的生理變化2.實(shí)驗(yàn)裝置圖9（傳感器和頭戴式顯示器位置）。四、研究重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的描述四、研究重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的描述表1（實(shí)驗(yàn)過(guò)程）。四、研究重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的描述四、研究重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的描述圖10（學(xué)生執(zhí)行一系列蹲信號(hào)）。第第3篇篇 Intuitive Visual Teleoperation for UG

7、Vs Using Free-Look Augmented Reality Displays使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器直觀視覺(jué)遙控UGVs 一、研究介紹一、研究介紹本文方法是用直觀的人機(jī)界面視覺(jué)遙控操作無(wú)人搬運(yùn)車（UGVs），充分使用結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔顯示器Oculus Rift的球頭形相機(jī)。Oculus Rift配備慣性測(cè)量單元跟蹤操作者的頭部方向。本文研究了UGV上的HMD的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的方法。本文研究方法允許多視圖，即：在一個(gè)給定的任務(wù)中多個(gè)操作者可合作。增強(qiáng)了機(jī)器人的頭部球形圖像和方向信息。一批未受過(guò)訓(xùn)練的用戶初步評(píng)價(jià)表明，HMD 對(duì)于遙控UGVs提供了一個(gè)直觀的多視圖人機(jī)界面。 二、遙控操

8、作機(jī)器人二、遙控操作機(jī)器人BarneyVR / AR硬硬件系統(tǒng)件系統(tǒng) 灰點(diǎn)灰點(diǎn)瓢蟲瓢蟲5球形相機(jī)球形相機(jī) 二、二、VR / AR硬件系統(tǒng)的遙控操作機(jī)器人硬件系統(tǒng)的遙控操作機(jī)器人Barney 地面映射機(jī)器人地面映射機(jī)器人Bar-Ney 二、二、VR / AR硬件系統(tǒng)的遙控操作機(jī)器人硬件系統(tǒng)的遙控操作機(jī)器人Barney HMD Oculus Rift DK1三、遙控三、遙控UGVs軟件體系結(jié)構(gòu)。紅色表示外部硬件，藍(lán)色表示程序。四、四、HMD整體整體（1）HMD控制軟件 瓢蟲圖形映射到2D或3D坐標(biāo)系 2D映射 3D映射四、四、HMD整體整體（2）全景圖映射和HMD呈現(xiàn)拼接圖像到全景圖像 Lady-

9、bug5六個(gè)相機(jī)圖形拍攝兩個(gè)圖像四、四、HMD整體整體（2）全景地圖和HMD呈現(xiàn)拼接圖到全景圖 調(diào)整相機(jī)后的圖像四、四、HMD整體整體（2）全景地圖和HMD呈現(xiàn)拼接圖像到全景圖像 全景圖像四、四、HMD整體整體（3）人工地平線指示器和視圖標(biāo)記的呈現(xiàn)輸出圖五、五、實(shí)證評(píng)價(jià)實(shí)證評(píng)價(jià)（表）圖像捕獲格式和幀速率與可選的壓縮BARNEY第第4篇篇Design of collision detection algorithms and force feedback for a virtual reality training intervention operation system虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練干預(yù)操作系

10、統(tǒng)的碰撞檢測(cè)算法及力反饋的設(shè)計(jì) 一、研究介紹一、研究介紹為給外科醫(yī)生提供滿足訓(xùn)練觸覺(jué)的需要，本文研究了力反饋和碰撞檢測(cè)算法。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，包含三種力：力反饋粘性力，摩擦力和沖擊力。即：導(dǎo)管力和血液之間粘性力；導(dǎo)管之間摩擦力暗示著身體和血管的力；導(dǎo)管尖端則是力和血管之間的碰撞力。其次，本文研發(fā)了一種基于AABB包圍盒（軸向）的快速碰撞檢測(cè)算法的方法。通過(guò)這種方法，可以減少碰撞檢測(cè)時(shí)間，進(jìn)行實(shí)時(shí)訓(xùn)練。最后，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于虛擬控制實(shí)驗(yàn)的一些列。本文也在導(dǎo)管和血管之間的接觸力做了詳細(xì)分析，并結(jié)合碰撞檢測(cè)算法通過(guò)影像手柄計(jì)算操作者的接觸力和反饋。二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋

11、仿真結(jié)果快速部分碰撞檢測(cè)算法流程圖二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果 Sensable Phantom Omni 觸覺(jué)設(shè)備二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果推、拉、旋轉(zhuǎn)的幻影控制二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果幻影推拉控制的結(jié)果（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果幻影旋轉(zhuǎn)控制的結(jié)果（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果Phantom碰撞測(cè)試實(shí)驗(yàn)二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果碰撞點(diǎn)提取結(jié)果（三個(gè)維度X，Y，Z） X軸（Matl

12、ab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果碰撞點(diǎn)提取結(jié)果（三個(gè)維度X，Y，Z） Y軸（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果碰撞點(diǎn)提取結(jié)果（三個(gè)維度X，Y，Z） Z軸（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果碰撞力模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果粘性力模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（Matlab處理）二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果二、重點(diǎn)介紹：力反饋仿真結(jié)果總輸出力模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（Matlab處理）第第5篇篇Development of a Software for

13、Coaching of Paralympic Sport Shooting殘奧會(huì)運(yùn)動(dòng)射擊訓(xùn)練軟件的研究 一、研究介紹一、研究介紹本文研究了作為一種電腦游戲格式的虛擬環(huán)境的發(fā)展過(guò)程。使用包括圖像采集和處理技術(shù)的數(shù)字圖像分析系統(tǒng)，可輔助殘奧會(huì)射擊運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練。圖像采集是由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭執(zhí)行；網(wǎng)絡(luò)攝像頭與以矩陣形式進(jìn)行處理和圖像分析的軟件相互聯(lián)系；在游戲的屏幕內(nèi)動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果。本文研究方法可以用Matlab進(jìn)行編程；結(jié)合捕獲和圖像處理，創(chuàng)建一個(gè)能夠模擬殘奧會(huì)運(yùn)動(dòng)射擊練習(xí)的訓(xùn)練工具；使用圖形界面提供適當(dāng)?shù)幕?dòng)性。二、重點(diǎn)介紹：訓(xùn)練軟件運(yùn)行過(guò)程二、重點(diǎn)介紹：訓(xùn)練軟件運(yùn)行過(guò)程初始化界面二、重點(diǎn)介紹：軟件運(yùn)行過(guò)程二、重點(diǎn)介紹：軟件運(yùn)行過(guò)程規(guī)則界面二、重點(diǎn)介紹：軟件運(yùn)行過(guò)程二、重點(diǎn)介紹：軟件運(yùn)行過(guò)