具有力觉反馈的柔性管虚拟装配

摘要

虚拟装配是数字化设计与制造领域的关键技术，对于提高产品可装配性检查与装配规划的质量和效率，提前进行人员培训具有重要作用。本文对柔性管虚拟装配操作中真实感的力觉生成与反馈进行研究。 第一章介绍本文的研究背景以及相关技术，包括虚拟装配技术、柔性管仿真建模、力觉生成与反馈的研究现状，并提出本文的研究目标与主要研究内容。 第二章针对虚拟装配操作中力觉反馈的需要，提出基于物理的柔性管形变力觉生成方法。首先，对柔性管进行基于动态样条的物理建模，并在此基础上，提出基于物理形变的柔性管力觉生成算法，计算出虚拟装配操作中柔性管产生形变所需的作用力。 第三章提出基于灵巧手具有力觉反馈的柔性管虚拟操作方法。首先，对灵巧手进行几何和运动建模，并给出基于碰撞检测的柔性管抓持判别方法。之后，提出将柔性管形变所需的作用力转化为灵巧手抓持力的方法，并对虚拟装配操作中灵巧手运动与柔性管形变之间的不同步问题加以解决。 第四章设计并实现了一个柔性管虚拟装配原型系统。给出了原型系统的实现细节和应用实例。 最后，总结全文，并给出未来的研究方向。

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英文文摘

论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1虚拟装配概述

1.1.1虚拟装配中的关键技术

1.1.2代表性虚拟装配系统

1.1.3虚拟装配的发展趋势

1.2柔性管虚拟装配概述

1.2.1柔性管的虚拟装配特点

1.2.2柔性管建模方法

1.3力觉生成与反馈

1.3.1力觉生成算法

1.3.2力觉反馈设备

1.4本文研究目标与内容

第2章基于物理的柔性管力觉生成

2.1引言

2.2柔性管的几何与物理建模

2.2.1柔性管的几何表示

2.2.2柔性管形变的物理建模

2.2.3柔性管物理形变真实性分析

2.3柔性管形变中的力觉生成

2.3.1力觉生成的基本思路

2.3.2力觉生成算法

2.3.3实验结果

2.4小结

第3章基于灵巧手具有力反馈的柔性管装配操作

3.1引言

3.2灵巧手建模

3.3灵巧手与柔性管的碰撞检测

3.4灵巧手对柔性管的抓取

3.4.1灵巧手的运动状态

3.4.2灵巧手的抓取判别

3.4.3灵巧手运动与柔性管形变的同步

3.5柔性管虚拟操作中的力觉反馈

3.6小结

第4章具有力觉反馈的柔性管虚拟装配原型系统

4.1原型系统概述

4.1.1硬件设备配置

4.1.2软件配置

4.1.3系统结构

4.1.4实现细节

4.2应用实例

4.3小结

第5章总结与展望

参考文献

致谢

作者简历