面向化工事故仿真培训的虚拟人技术研究

发布时间：2022-12-05 07:22

　　随着化工生产工艺越来越复杂,化工安全事故也频频发生,这就要求从事化工行业的人员要有更高的处理化工事故能力,同时也要求相关院校需要更加注重培养学生对化工事故处理的能力。然而,目前对于学员处理化工事故能力的培训主要采用半实物、二维和三维等仿真方式。在这些化工事故仿真培训的过程中主要通过一些数据模拟化工事故、漫游式讲解来培训学员,其仿真环境缺乏一些生命的气息,其培训过程枯燥、缺乏多人协作的人性化交互,用户对环境的真实感知性差,导致化工事故仿真培训的效果并不理想。针对目前化工事故仿真培训的现状,研究了虚拟人技术,并将其应用到化工事故仿真培训系统中去,设计了基于虚拟人技术的化工事故仿真培训系统。主要研究内容如下:（1）研究了面向化工事故仿真培训的虚拟人运动切换技术。为保证虚拟人在化工事故仿真培训系统中具有逼真的视觉效果,以及虚拟人在运动过程中符合现实中的运动规律,通过时间变换将虚拟人的走、跑运动变换到相同的时间段内,然后选取适当的融合函数对虚拟人的走、跑运动进行了融合,提高了虚拟人在复杂虚拟环境下由出发地到事故发生地的运动逼真性。（2）研究了虚拟人在化工事故仿真环境下基于改进人工势场的路径规划。... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究进展及存在问题
        1.2.1 国内外研究进展
        1.2.2 存在的问题
    1.3 论文研究的主要内容和创新点
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 论文创新点
    1.4 论文的组织结构
第二章 虚拟人技术基础
    2.1 虚拟人的模型建立
        2.1.1 虚拟人几何建模方法
        2.1.2 虚拟人的皮肤和皮肤纹理建模
        2.1.3 虚拟人骨架建模
    2.2 关键帧方法
    2.3 基于逆运动学的求解方法
        2.3.1 逆运动学的概念
        2.3.2 逆运动学的求解方法
    2.4 本章小结
第三章 基于运动融合技术的虚拟人运动切换
    3.1 引言
    3.2 虚拟人步行运动和跑动运动模型分析
        3.2.1 人体步行运动模型分析
        3.2.2 逆运动学求解虚拟人行走过程中关节点位置的应用
        3.2.3 虚拟人步行运动关键帧的设计
        3.2.4 虚拟人跑动模型分析
        3.2.5 跑动关键帧设计
    3.3 基于运动融合技术的运动切换
        3.3.1 运动融合的基本思想
        3.3.2 时间变换
        3.3.3 虚拟人走和跑的运动切换
    3.4 虚拟人运动融合的实现
    3.5 本章小结
第四章 基于改进人工势场的路径规划研究
    4.1 引言
    4.2 传统人工势场法的局部路径规划
        4.2.1 传统人工势场法的概述
        4.2.2 传统人工势场的问题
    4.3 改进的人工势场法
        4.3.1 目标不可达问题解决方法
        4.3.2 局部极小值问题解决方法
        4.3.3 自适应步长调节
        4.3.4 规划路径评价模型
    4.4 仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 面向化工事故仿真培训的虚拟人交互控制研究
    5.1 引言
    5.2 基于行为树的虚拟人之间行为交互分析
        5.2.1 虚拟人的行为节点
        5.2.2 虚拟人之间的行为
        5.2.3 行为树层次结构
    5.3 基于自然语言的用户与虚拟人之间的交互分析
        5.3.1 自然文字分析
        5.3.2 行为树生成
    5.4 基于行为树的虚拟人仿真控制分析
    5.5 本章小结
第六章 基于虚拟人技术的化工事故仿真培训系统设计
    6.1 吸收解吸工艺介绍
    6.2 基于虚拟人技术的化工事故仿真培训系统设计
        6.2.1 基于虚拟人技术的化工事故仿真培训系统框架
        6.2.2 系统场景模型设计
        6.2.3 系统模型驱动设计
    6.3 虚拟人技术在吸收解吸化工事故仿真培训系统的应用
    6.4 本章小结
第七章 总结和展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]化工过程模拟与优化教学改革的探讨[J]. 武宝萍,安红,朱婧.  广州化工. 2019(20)
[2]自动驾驶工况下汽车虚拟人人机交互探索[J]. 张诗墨,暴宏志,杜才贞.  汽车电器. 2019(06)
[3]化学化工学科与计算机技术的结合与发展[J]. 段然,吴强.  云南化工. 2018(04)
[4]基于改进势场蚁群算法的机器人路径规划[J]. 王晓燕,杨乐,张宇,孟帅.  控制与决策. 2018(10)
[5]美国CSB化工事故调查启示[J]. 苏德亮.  劳动保护. 2017(03)
[6]基于改进人工势场法的机器人避障及路径规划研究[J]. 徐飞.  计算机科学. 2016(12)
[7]通过化工企业典型事故案例分析探讨事故预防的途径和措施[J]. 李敬珂.  石油化工安全环保技术. 2016(04)
[8]化工应急预案协同演练与考核系统设计[J]. 王瑜,张琪,徐圆,朱群雄.  计算机与应用化学. 2015(10)
[9]基于人工势场法与入侵杂草法路径规划研究[J]. 李海峰,马斌,陈浩男,陈劲超,王鑫.  控制工程. 2015(01)
[10]协同式化工生产三维虚拟仿真系统的研究[J]. 齐淼,张永策,刘志广,刘哲,王瑞雪.  计算机与应用化学. 2014(10)

博士论文
[1]面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D]. 杜坤坤.北京科技大学 2015

硕士论文
[1]虚拟现实技术在大型煤矿安全中的应用[D]. 李洁琼.安徽理工大学 2012



本文编号：3709953