虚拟力

摘要： 为提高四足机器人的轨迹跟踪性能和多步态下运动的鲁棒性,将自适应模糊算法与虚拟模型控制理论运用在机器人的腿部关节控制中,并对虚拟模型控制(VMC)参数进行自适应实时调节。首先,分析了四足机器人的运动结构,采用DH法建立运动学模型,对摆动腿和支撑腿进行关节力矩与虚拟力的研究;然后,考虑到传统VMC控制器参数固定导致系统动态控制性能差的缺点,设计了基于VMC算法特性和人工调试经验的模糊规则,其根据轨迹误差及误差变化率对控制参数进行在线优化,实现参数自适应;最后选取四足机器人中有代表性的小跑步态对所设计的运动控制器进行仿真验证。仿真结果表明,与传统的VMC相比,该控制器具有更好的足端轨迹跟踪效果,并提升了四足机器人的稳定性。

摘要： 作为无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)的关键技术之一,分簇路由协议因其可扩展性较强及能耗较低等优势,逐渐成为WSNs路由协议的研究热点.如何对簇首进行最佳化选取,是提高分簇路由协议性能的关键.通过揭示不同场景中的簇首数量及网络能耗之间的映射关系,以能耗最小化为目标,构建了簇首最佳规模及最佳位置的计算理论;面向不同规模的网络讨论了簇间多跳策略的使用条件,提出了虚拟簇首及其虚拟力的概念,构建了虚拟簇首与边界、节点及其他虚拟簇首之间的3种虚拟力模型,讨论了不同虚拟力的最佳距离阈值;为实现网络能耗的最小化及均衡化,设置了关于剩余能量及距离因子的适应度函数,形成了基于虚拟力的能量高效路由协议.实验结果表明:在多种规模的网络中,与基于适应度值的改进灰狼优化器、改进的低能耗自适应聚类层次结构协议以及改进的分布式能量高效分簇算法相比,该算法使簇首分布更均匀、节点能耗更低且更均衡.

摘要： 如何提高无人机群自组网的连通性,已成为无人机群组网问题研究的关键。论文首先分析了虚拟力作用原理,并对虚拟力模型进行改进,通过设置虚拟目标点解决局部极小值问题,进而提出一种基于改进虚拟力的无人机群自组网连通性优化算法,最后对提出的算法进行验证,并对相关实验结果进行分析。

摘要： 针对城市车联网中出现的基站覆盖空洞及局部流量过载等问题,提出了一种基于车辆轨迹预测信息的动态预部署方案。首先,为了训练得到统一的seq2seq-GRU轨迹预测模型,多个携带边缘计算服务器的无人机在分布式联邦学习与区块链的架构下去除中心聚合节点,采取改进的Raft算法,在每轮训练中根据贡献数据量的大小,选举得到节点来完成参数聚合及模型更新任务。其次,基于模型预测结果,提出了一种改进的虚拟力向导部署算法,通过各虚拟力来引导无人机进行动态部署以提升车辆的接入率及通信质量。仿真结果表明,提出的训练架构能够加速模型的训练,部署算法在提升车辆接入率的同时提升了车辆与无人机之间的通信质量。

摘要： 针对脑卒中患者在进行主动训练时可能出现运动困难、机械臂关节角变化过快等问题,提出一种机械臂运动性能约束算法,通过构造虚拟力来约束机器人的运动性能,以避免对患者的二次伤害,提高人机交互的友好性.根据可操作性值调整运动参数,构造虚拟结合力约束机器人的运动.首先介绍机器人系统的结构;然后确定描述机械臂运动性能的指标,对机械臂进行运动学分析,利用逆运动学解出在机械臂运动范围内最大的可操作性并将其利用在对可操作性的描述上,提出运动约束算法表达式;最后通过实验对算法的有效性进行证明.结果表明,该算法可以根据机械臂的运动性能构建虚拟约束力,对机械臂进行性能约束,使机器人保持较高的运动性能.

摘要： 传统人工势能场方法存在着纵向运动规划速度振荡、横向运动规划难以实现的问题.本文中建立了人工势能场虚拟力模型,提出了基于势能场虚拟力模型的车辆运动规划方法.通过评估自车与周边车辆的运动状态,生成位置和速度虚拟力,实现无振荡运动轨迹与速度规划.仿真结果表明:该方法能够实现安全、可行、平滑无碰撞的路径规划,并能克服传统势能场运动规划的振荡问题.通过与highD驾驶数据集中的车辆运动轨迹对比,表明基于势能场虚拟力的运动规划与真实交通环境下的运动状态基本相符,具有良好的实用性.

摘要： 为提高无线传感器网络在连栋温室内获取精准、有效且全面的作物生长信息,针对连栋温室调控与水肥决策中的物联网监测覆盖需求,提出基于区域面积覆盖强度的虚拟力覆盖优化算法(Area Intensity Virtual Force,AIVF)。该算法利用相邻传感器间区域重叠覆盖面积产生的面积强度,调节虚拟力系数,建立相邻传感器最佳位置,提高连栋温室监测网络的感知覆盖度,以保证对连栋温室内黄瓜等作物生长信息的准确有效获取。仿真试验表明,本文算法对比VFA(Virtual Force Algorithm)和PSO(Particle Swarm Optimization)算法覆盖率分别提高4.32%和13.31%;同时,AIVF的传感器平均移动距离最低,降低传感器的能量消耗实现对温室环境的覆盖性能优化,为黄瓜等温室作物的水肥决策与环境精准调控提供感知网络支撑。

摘要： 对无线传感器网络中节点进行动态分析时,利用虚拟力模型可以较好地实现无线传感器网络的覆盖和目标的追踪.但是,传统虚拟力模型具有传感器无法达到稳定状态、没有考虑传感器的出界、覆盖率得不到保证等缺点.本文通过对传统虚拟力模型的研究,在采用节点感知模型的基础上,提出了一种改进的虚拟力算法,引入监测区域边界对传感器节点和网络内障碍物对传感器节点的虚拟力作用,在考虑无线传感器网络的实际使用场景下确保无线传感器节点不会移动出界.

摘要： 针对三维无线传感器网络中节点非均匀覆盖需求的问题,提出一种基于虚拟力的三维覆盖算法(3D-CAVF).该算法是将虚拟力应用在无线传感器网络中实现节点布置,通过虚拟力和拥挤度控制,使节点能够自动覆盖事件,并且使节点和事件的密度呈现一种平衡的效果.在Matlab平台上进行仿真实验,将所提算法与基于人工势场的三维部署算法(APFA3D)、基于未知目标精确覆盖的三维部署算法(ECA3D)进行比较,在事件呈T型不均匀部署和线型不均匀部署两种情况下进行实验,所提算法的事件集覆盖效能比APFA3D、ECA3D算法有3.6％、3.1％的提高.仿真实验结果表明所提算法能够有效处理三维无线传感器网络中节点的布置问题.

摘要： 现代飞行器应具备在给定任务和决策下自主规划出合理路径的能力,并能够在任务执行过程申,实时应对突发态势等不确定性因素,进行自主重规划。首先定义了三维路径规划问题,分析了指标的物理意义,然后根据大范围快速规划的需求,给出了一种新颖且实用的基于虚拟力的路径规划方法。虚拟力的定义中综合考虑了目标价值、平台能力、威胁类型,时间要求等因素,并引入辅助力的概念解决规划中可能存在的局部极小和震荡问题;采用一种速度规避的方法应对运动威胁源;为提高规划路径的可飞性,将虛拟力映射到三维网格上进行路径优化。针对多种态势的规划仿真验证了算法的快速性、合理性和应对不确定因素的自主性。

摘要： 无线传感器网络的重部署问题是无线传感器网络研究中的重要基础问题.网络的重部署可以提高网络的覆盖率,从而提高网络的整体服务质量.本文提出了一种适用于三维空间且考虑整体网络能量平衡的重部署算法.用此算法对传统的虚拟力算法进行了拓展,将其应用于三维空间.基于此算法,对现有重部署算法中存在的节点能量不均衡问题及其导致的结果进行了分析,并以此为基础对传统的虚拟力算法进行了修正,进而解决了重部署过程少数节点能量消耗过大的问题.

摘要： 该语文构了一个虚拟力再生系统，讨论了在模型世界中虚拟产生力的方法，操作者在操作虚拟环境中物体中，该系统能向操作者提供力信息。

摘要： 本发明公开了一种多感觉信息融合的注意力引导虚拟现实系统，包括脑电信号采集装置、脑电信号处理器、眼动信号采集装置、眼动信号处理器、执行装置、力觉反馈装置、系统处理器和虚拟现实视听装置。脑电信号处理器对脑电信号，计算反应受试者大脑选择性注意状态的事件相关电位特征以及反应受试者大脑持续性注意状态的事件相关电位特征。眼动信号处理器对眼动信号，计算受试者的注视点范围、注视次数、瞳孔直径、眼跳距离特征数据。系统处理器生成多感觉信息融合引导任务，根据上述脑电信号特征和眼动信号特征控制引导任务的动态过程，对受试者注意力进行引导。本发明能按受试者状态进行注意力引导，提高注意力引导效果、保证肢体康复训练的持续性。

摘要： 本发明提供一种基于虚拟转动的力平衡模式振动陀螺零位自标定方法，在力平衡模式下进行如下步骤：步骤S1，在第一时间内，向振动陀螺施加一虚拟进动电压V，并获取所述振动陀螺的力平衡回路的控制电压，记为VFTR1；步骤S2，在第二时间内，向所述振动陀螺施加一反向的虚拟进动电压‑V，并获取所述振动陀螺的力平衡回路的控制电压，记为VFTR2；步骤S3，根据VFTR1和VFTR2，对所述振动陀螺进行零位标定。本发明利用控制回路施加虚拟进动，实现了陀螺仪在不同使用环境以及时间下的零位自标定。

摘要： 本发明涉及一种虚拟现实中柔性体反馈力及形变计算方法，包括：基于弹簧质点面模型，在面模型中引入体信息，获得柔性体形变物理模型拓扑结构；依据柔性体形变物理模型拓扑结构，基于开尔文模型获得柔性体形变物理模型的动力学方程；依据柔性体形变物理模型的动力学方程，根据柔性体与接触物的碰撞情况，获得柔性体形变结果；依据柔性体形变结果，建立反馈力计算模型，获得柔性体反馈力。根据本发明实施例提供的虚拟现实中柔性体反馈力及形变计算方法，基于改进面模型以较少数量的质点建立柔性体形变物理模型，可在相同质点数量下，达到更好的仿真效果。

摘要： 本发明属于水泵工程技术领域，尤其涉及一种基于虚拟补偿力的双吸离心泵能量特性的高效预测方法，包括以下步骤：引入伪瞬变频率以表征泵内准定常流动的伪瞬态效应；引入吸入变压比和当地变压比以分别描述宏观来流与局部涡流的变压能力；根据域补偿系数确定合适的虚拟补偿因子；计算虚拟补偿力来表征伪瞬态效应诱导的附加动量以用于水泵内压力场的自适应调节；利用所述虚拟补偿力对雷诺方程进行修正后开展定常计算。本发明通过引入虚拟补偿力来反映准定常流动中伪瞬态效应的附加作用，实现了双吸离心泵内压力场的自适应调整，避免了常规定常计算预测精度低甚至出现最优工况误判的问题，实现了对水力设计成果的高效反馈。

摘要： 本公开的各方面涉及一种系统和方法，该系统和方法基于处于第一构型的具有多个区段的力构件的第一合力特性确定口腔的虚拟牙列上的第一方位中的所选择的点的第一力矢量，并且基于处于该第一构型的该力构件的该第一合力特性确定该虚拟牙列上的第二方位中的所选择的点的第二力矢量。该方法包括确定该第二力矢量(或其力量值)在该第一方位与该第二方位之间的50％位移处是否在该第一力矢量(或其力量值)的90％内的条件，以及基于该条件执行操作。

摘要： 本发明涉及一种面向人群的虚拟人交互注意力驱动的姿态控制装置及方法，装置包括虚拟人决策系统和虚拟人交互系统，方法包括步骤：筛选当前交互人，调整虚拟人姿态，采集交互信息和根据交互信息进行交互反馈。本发明通过建立交互人备选列表，借助单目视觉进行距离过滤和角度过滤，并结合交互行为筛选出当前活跃交互对象，通过虚拟人交互系统驱动虚拟人向当前交互人调整姿态、脸部朝向和眼球注视方向，实现从人群中选择单一活跃对象进行交互的效果，提高交互对象的被尊重感和交互体验。

摘要： 一种基于扫描电子显微镜的虚拟力反馈遥纳操作平台及实现虚拟力觉交互的方法，涉及一种基于显微镜的虚拟力反馈遥纳操作平台及方法。它解决了目前国内外普遍采用的纳米操作系统对纳米粒子或构件进行操作缺乏操作过程实时的图像信息，系统的操作效率低、灵活性差的问题。该平台包括扫描电子显微镜、纳米定位器、操作探针、样品台、触觉主手Omega.3、纳米定位控制器、上位机和样本腔体；在VC++2008环境下，开发虚拟三维纳米操作环境；通过碰撞检测算法进行碰撞检测；上位机对所获得反馈力进行力觉渲染，并反馈到触觉主手Omega.3，实现虚拟力觉交互。本发明适用于遥纳操作技术领域。

摘要： 一种基于扫描电子显微镜的虚拟力反馈遥纳操作平台及实现虚拟力觉交互的方法，涉及一种基于显微镜的虚拟力反馈遥纳操作平台及方法。它解决了目前国内外普遍采用的纳米操作系统对纳米粒子或构件进行操作缺乏操作过程实时的图像信息，系统的操作效率低、灵活性差的问题。该平台包括扫描电子显微镜、纳米定位器、操作探针、样品台、触觉主手Omega.3、纳米定位控制器、上位机和样本腔体；在VC++2008环境下，开发虚拟三维纳米操作环境；通过碰撞检测算法进行碰撞检测；上位机对所获得反馈力进行力觉渲染，并反馈到触觉主手Omega.3，实现虚拟力觉交互。本发明适用于遥纳操作技术领域。

摘要： 本发明公开了基于卡尔曼滤波的虚拟力导向无人机编队抖动消除方法，该方法包括以下步骤：首先，基于合力计算球形簇集合每层无人机的加速度，并将计算所得结果作为卡尔曼滤波的初始值；然后，确定无人机在k时刻的状态矩阵、测量矩阵、状态转移矩阵、系统输入矩阵、系统的过程噪声矩阵、先验估计和先验估计的协方差矩阵；接着，计算卡尔曼增益、后验估计值和协方差矩阵；然后，将后验估计加速度带入虚拟力导向合力公式，动态调节虚拟力导向合力公式中的系数控制无人机移动到后验估计中最优加速度位置，并计算抖动范围均值；最后，不断计算更新抖动范围均值，使平均抖动范围随着时间趋于零，最终抖动消除。

摘要： 本发明公开一种虚拟力伺服柔顺控制方法，属于自动控制领域。该方法在传统力前馈输出的基础上通过结合摆动轨迹规划约束、支撑状态来使能加速度、速度、位置控制通道，从而提高机器人在支撑中的力控鲁棒性，并且实现精确的摆动轨迹跟踪控制。本发明方法基于多通道控制方法实现混合控制从而提高支撑接触力控的鲁棒性，来实现对期望力的可靠跟踪，提高支撑中机构控制的柔顺性，通过不同的柔顺性需求调节控制器阻抗刚度，降低不同材质地面对力控可靠性的影响，本发明适用于机器人运动控制领域。