面向机务维修的虚拟人技术研究
发布时间：2021-10-25 00:03
在当前机务培训体系中,虚拟维修是一个重要的组成部分,但是当前的维修产品大多是针对飞机零部件和维修过程的研究,缺少受训人员对对象的维修操作练习。因此,在当前的维修过程中增加受训人员很有必要。本文在研究虚拟人技术后,将其与机务维修任务内容结合,在机务虚拟维修场景中添加了虚拟人,并根据机务维修任务分解模型建立维修动作模型。最后,利用虚拟人技术使机务受训人员控制虚拟人进行机务维修操作训练。本文主要的研究工作如下:1、依据国标成人人体尺寸和手部号型,结合虚拟人几何建模技术以及机务维修对人的要求,建立了具有骨架和皮肤层的机务维修虚拟人层次化模型。2、为解决机务维修任务仿真的问题,基于维修任务分解思想和操作因素的思考并借鉴人因工程中的动素思想,将机务维修工作单卡进行独立化任务分解,并对独立化后的任务进行层次化分解得到方便仿真的动素。然后将机务维修动素在3ds MAX建模软件中进行建模。3、将操作对象的操作部位信息作为逆向运动学的终点信息,采用FABRIK逆向运动学算法,实时计算虚拟手臂的姿态。4、为描述虚拟人对场景、工具、耗材等操作对象的行为并建立用于机务维修领域的人机交互模型,研究了各种对象在维修...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
独立化FMGC拆卸任务
图 3-1 虚拟人骨架层次模型，将人体关节链分为以下五条，忽略手掌关节组和脚趾关节，具干链（CHAIN_BODY）：腰关节—脊柱 1—脊柱 2—颈关节；臂链（CHAIN_ARM）：肩部—上臂—前臂，左右两条；链（CHAIN_LEG）：大腿—小腿—脚掌，左右两条。条关节链加上关节之间的骨骼端组成了开链式连杆，关节链的自的关节个数决定。而关于人的骨骼长度和关节的驱动类型分别由剖学来获得信息。 H-Anim 标准来自己建立虚拟人是一件特别繁琐的事情，而常见MAX 中的 biped 模型可以直接生成符合该标准的骨架层次模型。在拟人骨架模型如图 3-2 所示：
图 3-2 虚拟人骨架模型关于人体骨骼端的长度可以通过在“体型”模式下进行放缩调整。3.1.2 基于国标三维测量数据的虚拟人体建模虚拟人体的几何模型构建是虚拟人模型构建中特别耗时的工作。本文在现有几何模型的基础上，通过选用国标测量数据来调整几何模型的几何信息，使人体模型本土化。当前的本土化人体模型只有人体躯干和四肢的国标参数，对于人手部的模型参数还没有本土化研究。合适的虚拟手模型对于机务维修人员在狭小空间的操作具有重要的意义，例如可用于可达性分析，可以观测到徒手操作的可信度和舒适度。因此提出一种基于回归方程的虚拟手模型参数获取办法。该方法根据《成年人手部号型》标准，选取人手的若干长度、维度、厚度信息来建立虚拟手模型。选取的控制量参数如图 3-3所示，控制量回归方程如表 1 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有自主感知行为的虚拟人运动控制技术研究综述[J]. 何长鹏,罗鸿斌,张燕. 电脑知识与技术. 2016(27)
[2]面向虚拟装配的层次化交互手势技术[J]. 熊巍,王清辉,李静蓉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]飞机虚拟维修三维人体建模技术综述[J]. 秦洪亮,王金利,韩斌. 航空科学技术. 2015(12)
[4]维修作业动作连贯性对维修效率的影响研究[J]. 史永胜,于文龙. 中国民航大学学报. 2015(02)
[5]虚拟制造环境中虚拟手的行为构造[J]. 蔡娴娟,程成,Alhazmi Marwah,Mostafa Hamdy Salem,MongHeng Ear. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(03)
[6]基于可操作度的虚拟人手部避障运动控制算法[J]. 佘代锐,杨俊超,史越,杨达玲. 计算机仿真. 2014(12)
[7]基于JACK的民机维修任务仿真及人机工效评估[J]. 郭庆,马超. 计算机与现代化. 2014(11)
[8]论目前民航机务维修人才培养与培训探析[J]. 范学斌. 山东工业技术. 2014(18)
[9]基于JACK的虚拟人维修动作生成设计[J]. 王华,陈永科,杨艾军,何伟. 兵工自动化. 2014(09)
[10]国内民航机务维修培训体系的现状与发展[J]. 吴月伟,刘燕,冯建朝,任仁良. 航空维修与工程. 2014(01)
博士论文
[1]基于物理模型的人体运动建模与仿真[D]. 宋薇.武汉理工大学 2012
[2]虚拟人及其在某型武器维修训练系统中的应用研究[D]. 李洁.南京理工大学 2010
[3]维修仿真中虚拟人动作建模与行为控制技术研究[D]. 卢晓军.国防科学技术大学 2006
[4]三维虚拟人行为控制关键技术的研究[D]. 刘艳.天津大学 2004
硕士论文
[1]船舶操纵模拟器中虚拟人的应用研究[D]. 郝会龙.大连海事大学 2015
[2]虚拟人避障运动规划与装配操作动作库研究[D]. 杨宇盟.华中科技大学 2014
[3]基于OSG消防模拟动画的研究与实现[D]. 周顺宗.华东理工大学 2012
[4]基于关节约束的人体建模研究[D]. 李波.中南大学 2011
[5]基于虚拟人的虚拟训练系统研究及实现[D]. 陈彦锋.西安电子科技大学 2010
[6]面向虚拟维修的虚拟人上肢运动控制关键技术研究[D]. 杨志祥.江苏科技大学 2010
[7]基于虚拟人技术的中国手语新闻播报系统[D]. 赵海楠.哈尔滨工业大学 2008
[8]基于雅可比矩阵的虚拟人运动控制研究[D]. 李红岩.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3456259
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
独立化FMGC拆卸任务
图 3-1 虚拟人骨架层次模型，将人体关节链分为以下五条，忽略手掌关节组和脚趾关节，具干链（CHAIN_BODY）：腰关节—脊柱 1—脊柱 2—颈关节；臂链（CHAIN_ARM）：肩部—上臂—前臂，左右两条；链（CHAIN_LEG）：大腿—小腿—脚掌，左右两条。条关节链加上关节之间的骨骼端组成了开链式连杆，关节链的自的关节个数决定。而关于人的骨骼长度和关节的驱动类型分别由剖学来获得信息。 H-Anim 标准来自己建立虚拟人是一件特别繁琐的事情，而常见MAX 中的 biped 模型可以直接生成符合该标准的骨架层次模型。在拟人骨架模型如图 3-2 所示：
图 3-2 虚拟人骨架模型关于人体骨骼端的长度可以通过在“体型”模式下进行放缩调整。3.1.2 基于国标三维测量数据的虚拟人体建模虚拟人体的几何模型构建是虚拟人模型构建中特别耗时的工作。本文在现有几何模型的基础上，通过选用国标测量数据来调整几何模型的几何信息，使人体模型本土化。当前的本土化人体模型只有人体躯干和四肢的国标参数，对于人手部的模型参数还没有本土化研究。合适的虚拟手模型对于机务维修人员在狭小空间的操作具有重要的意义，例如可用于可达性分析，可以观测到徒手操作的可信度和舒适度。因此提出一种基于回归方程的虚拟手模型参数获取办法。该方法根据《成年人手部号型》标准，选取人手的若干长度、维度、厚度信息来建立虚拟手模型。选取的控制量参数如图 3-3所示，控制量回归方程如表 1 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有自主感知行为的虚拟人运动控制技术研究综述[J]. 何长鹏,罗鸿斌,张燕. 电脑知识与技术. 2016(27)
[2]面向虚拟装配的层次化交互手势技术[J]. 熊巍,王清辉,李静蓉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]飞机虚拟维修三维人体建模技术综述[J]. 秦洪亮,王金利,韩斌. 航空科学技术. 2015(12)
[4]维修作业动作连贯性对维修效率的影响研究[J]. 史永胜,于文龙. 中国民航大学学报. 2015(02)
[5]虚拟制造环境中虚拟手的行为构造[J]. 蔡娴娟,程成,Alhazmi Marwah,Mostafa Hamdy Salem,MongHeng Ear. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(03)
[6]基于可操作度的虚拟人手部避障运动控制算法[J]. 佘代锐,杨俊超,史越,杨达玲. 计算机仿真. 2014(12)
[7]基于JACK的民机维修任务仿真及人机工效评估[J]. 郭庆,马超. 计算机与现代化. 2014(11)
[8]论目前民航机务维修人才培养与培训探析[J]. 范学斌. 山东工业技术. 2014(18)
[9]基于JACK的虚拟人维修动作生成设计[J]. 王华,陈永科,杨艾军,何伟. 兵工自动化. 2014(09)
[10]国内民航机务维修培训体系的现状与发展[J]. 吴月伟,刘燕,冯建朝,任仁良. 航空维修与工程. 2014(01)
博士论文
[1]基于物理模型的人体运动建模与仿真[D]. 宋薇.武汉理工大学 2012
[2]虚拟人及其在某型武器维修训练系统中的应用研究[D]. 李洁.南京理工大学 2010
[3]维修仿真中虚拟人动作建模与行为控制技术研究[D]. 卢晓军.国防科学技术大学 2006
[4]三维虚拟人行为控制关键技术的研究[D]. 刘艳.天津大学 2004
硕士论文
[1]船舶操纵模拟器中虚拟人的应用研究[D]. 郝会龙.大连海事大学 2015
[2]虚拟人避障运动规划与装配操作动作库研究[D]. 杨宇盟.华中科技大学 2014
[3]基于OSG消防模拟动画的研究与实现[D]. 周顺宗.华东理工大学 2012
[4]基于关节约束的人体建模研究[D]. 李波.中南大学 2011
[5]基于虚拟人的虚拟训练系统研究及实现[D]. 陈彦锋.西安电子科技大学 2010
[6]面向虚拟维修的虚拟人上肢运动控制关键技术研究[D]. 杨志祥.江苏科技大学 2010
[7]基于虚拟人技术的中国手语新闻播报系统[D]. 赵海楠.哈尔滨工业大学 2008
[8]基于雅可比矩阵的虚拟人运动控制研究[D]. 李红岩.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3456259
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