基于雅可比矩阵的虚拟人运动控制研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:naonao7949
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虚拟人作为虚拟现实技术中一个重要研究分支,被广泛用于航天、航空、军事作战与训练、医学、教育等领域的虚拟仿真系统中,具有极其重要的作用。虚拟人运动控制算法理论基础要求较高,算法复杂,实践应用性强,是一门极为复杂的学科.但在医学教学中却面临着门槛太高的问题,使虚拟人在形态学和护理及临床应用等教学过程中不能被推广使用。为将虚拟人运动控制技术引入医学教学,本文首先开展了虚拟人的建模研究,研究内容涉及到虚拟人建模、关键帧和人体解剖学等技术和理论;另外,做为虚拟人运动基础,还引入了世界坐标和自身坐标两种坐标系,通过坐标的齐次变换,在虚拟环境中实现了对虚拟人关节的坐标设定;本文结合3D软件的IK链和虚拟体,绑定虚拟人骨骼模型,将原来进行运动控制的几十个关节的计算量降低到现在的仅有五个虚拟体,重新确定了虚拟人的运动约束,对原来基于雅可比矩阵的运动控制算法进行了研究,给出了更加简便的结合逆运动学和正运动学两种技术的虚拟人运动控制新算法;最后,使用动画制作软件3ds MAX开发了三维虚拟仿真人体模型和仿真实验,根据新算法,结合三维动画软件的IK技术与虚拟体技术,用3ds MAX自带的MAXScript脚本语言编程,实现了虚拟人的运动仿真。本文所做研究为把虚拟人技术引入医学教学领域,开发大型医学教学虚拟实现仿真软件做出了有益的尝试。
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