沉浸式虚拟装配系统的可用性研究

发布时间：2024-01-31 04:06

　　针对现有虚拟装配系统缺乏沉浸感、交互方式缺乏自然性的缺陷,本论文选择HTC Vive头盔式显示器和Leap Motion作为硬件设备、Unity3D作为仿真平台、C#作为编程语言,开发了基于自然手势交互的具有视觉反馈和听觉反馈的沉浸式虚拟装配系统。本文选择任务成功与否、任务完成度、任务完成时间、迷失度和用户主观满意度作为沉浸式虚拟装配系统的可用性指标,进行了交互反馈实验和训练实验。交互反馈实验研究了系统在无反馈、视觉反馈、听觉反馈和多通道反馈四种条件下的可用性。实验结果表明,相较于无反馈和听觉反馈,应用视觉反馈和多通道反馈可以显著缩短任务完成时间,并且主观满意度的分析结果也显示被试者显著偏好于视觉反馈和多通道反馈。此外,无反馈、视觉反馈、听觉反馈和多通道反馈在任务成功与否、任务完成度和迷失度方面没有显著性差异。最后从发声距离、执行距离、表达距离、观察距离和语义距离等方面进行人机交互模型分析,探讨实验结果背后可能的原因。综合交互反馈实验的结果,最优反馈条件为多通道反馈。训练实验分为训练效果实验和学习迁移效果实验,分别对比应用多通道反馈的虚拟装配系统与真实装配环境的训练效果和学习迁移效果。...

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 虚拟装配技术
            1.2.1.1 虚拟装配技术的定义
            1.2.1.2 虚拟装配技术的研究现状
            1.2.1.3 虚拟装配系统分类
        1.2.2 虚拟现实技术
            1.2.2.1 虚拟现实技术的定义
            1.2.2.2 虚拟现实技术的应用
        1.2.3 手势识别技术
            1.2.3.1 手势识别技术的定义
            1.2.3.2 手势识别技术的研究现状
        1.2.4 可用性评估
            1.2.4.1 可用性的定义
            1.2.4.2 虚拟装配系统的可用性研究现状
    1.3 研究意义、研究内容和研究方法
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 拟解决的关键问题
        1.3.4 研究方法
        1.3.5 研究的创新点
    1.4 论文框架
第二章 沉浸式虚拟装配系统的设计与开发
    2.1 虚拟装配系统使用概述
    2.2 虚拟装配系统架构
    2.3 虚拟装配系统的硬件
    2.4 虚拟装配系统的仿真平台
    2.5 手部动作交互模型的设计及定义
    2.6 虚拟装配环境
    2.7 交互反馈设计
        2.7.1 视觉反馈
        2.7.2 听觉反馈
    2.8 本章小结
第三章 可用性评估和人机交互模型
    3.1 可用性评估指标
    3.2 人机交互模型
        3.2.1 诺曼的人机交互模型
        3.2.2 Abowd和Beale的人机交互模型
    3.3 本章小结
第四章 系统交互方式的可用性研究
    4.1 交互反馈实验
        4.1.1 实验设计
        4.1.2 预实验
        4.1.3 正式实验和数据收集
        4.1.4 数据分析与结果讨论
            4.1.4.1 任务成功与否
            4.1.4.2 任务完成度
            4.1.4.3 任务完成时间
            4.1.4.4 迷失度
            4.1.4.5 用户主观满意度
    4.2 虚拟装配系统的人机交互模型分析
        4.2.1 发声距离
        4.2.2 执行距离
        4.2.3 表达距离
        4.2.4 观察距离
        4.2.5 语义距离
    4.3 本章小结
第五章 系统训练实践的可用性研究
    5.1 训练效果实验
        5.1.1 实验设计
        5.1.2 预实验
        5.1.3 正式实验和数据收集
        5.1.4 数据分析与结果讨论
            5.1.4.1 任务完成时间
            5.1.4.2 迷失度
    5.2 学习迁移效果实验
        5.2.1 实验设计
        5.2.2 预实验
        5.2.3 正式实验和数据收集
        5.2.4 数据分析与结果讨论
            5.2.4.1 任务完成时间
            5.2.4.2 装配训练时间
            5.2.4.3 迷失度
            5.2.4.4 装配训练迷失度
    5.3 训练实践的人机交互模型分析
        5.3.1 发声距离
        5.3.2 执行距离
        5.3.3 表达距离
        5.3.4 观察距离
        5.3.5 语义距离
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录1 沉浸式虚拟装配系统的交互反馈实验的调查问卷
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3890938