基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

• 作者: 侯增选 张迪靖 李楠楠 苏金辉 黄磊
• 来源期刊: 湖南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 计算机触觉 人机交互 实时力反馈 变刚度 碰撞检测
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 计算机科学
• 页码范围: 49-59
• 页数: 11页
• 分类号: TP23
• 语种: 中文
• DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2020.08.006

摘要

针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔的触觉行为.首先,采用一种弯曲弹簧振子模型来构建3D画笔的力学模型,并分析虚拟画笔实时变形与承受的绘制力之间的内在关系;接着,基于一种加权平均距离的碰撞算法,研究虚拟画笔与虚拟3D物体之间的碰撞检测问题;采用一种球扩展操作以获得弯曲画笔的最小包围球,进而计算得到虚拟投影平面;根据在一个采样点处的画笔变形,得到虚拟投影平面上的二维笔触;通过将二维画笔笔触实时地映射到三维对象表面,便可以得到三维笔触;沿着三维绘制方向,通过控制绘制力矩并叠加不同大小、形状的3D笔触便可得到3D笔道.仿真对比实验结果表明,所采用的画笔模型及方法可以有效增强用户虚拟绘制时的真实性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	侯增选	大连理工大学机械工程学院	29	45	3.0	5.0
2	李楠楠	大连理工大学机械工程学院	5	16	2.0	4.0
3	黄磊	大连理工大学机械工程学院	16	31	3.0	5.0
4	张迪靖	大连理工大学机械工程学院	1	0	0.0	0.0
5	苏金辉	大连理工大学机械工程学院	2	0	0.0	0.0