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增强现实环境下装配操作感知方法研究

梁剑斌 何汉武 吴悦明 胡兆勇 徐梓麒

梁剑斌,何汉武,吴悦明, 等. 增强现实环境下装配操作感知方法研究[J]. 机械科学与技术,2024,43(2):297-304 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220217
引用本文: 梁剑斌,何汉武,吴悦明, 等. 增强现实环境下装配操作感知方法研究[J]. 机械科学与技术,2024,43(2):297-304 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220217
LIANG Jianbin, HE Hanwu, WU Yueming, HU Zhaoyong, XU Ziqi. An Assembly Operation Perception Model in Augmented Reality Environment[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2024, 43(2): 297-304. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220217
Citation: LIANG Jianbin, HE Hanwu, WU Yueming, HU Zhaoyong, XU Ziqi. An Assembly Operation Perception Model in Augmented Reality Environment[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2024, 43(2): 297-304. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220217

增强现实环境下装配操作感知方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220217
基金项目: 国家重点研发计划(2018YFB1004902)
详细信息
    作者简介:

    梁剑斌,博士研究生,tankhero@126.com

    通讯作者:

    何汉武,教授,博士,hwhe@gdut.edu.cn

  • 中图分类号: TG391.9

An Assembly Operation Perception Model in Augmented Reality Environment

  • 摘要: 现有的自然虚拟装配操作交互模型对双手协同操作和单步操作工作量的表达存在不足,针对这个问题,提出增强现实装配操作感知模型,实现机械装配操作参数化表达。提出基于装配运动特征的虚拟物体位姿计算方法,建立模型的真实手部元素与被操作虚拟物体元素的运动关联,满足模型对虚拟物体位姿求解的需求。提出基于模型元素的模型关键状态计算方法,满足模型运行需求。开发了应用案例,实验表明,模型可表达五种常见装配操作,满足装配培训需求。
  • 图  1  手部元素与真实手部的对应关系

    Figure  1.  Correspondence between hand elements and a real hand

    图  2  装配操作感知模型元素空间关系

    Figure  2.  Spatial relationship among elements in the assembly operation perception model

    图  3  单步操作在t时刻工作流程

    Figure  3.  Workflow of single operation at time t

    图  4  汽车变速箱三维模型

    Figure  4.  3D model of automobile gearbox

    图  5  交互场景实景图

    Figure  5.  An interactive scene

    图  6  放置操作过程

    Figure  6.  Process of set operation

    图  7  锤击操作过程

    Figure  7.  Hammering operation process

    图  8  压入操作过程

    Figure  8.  Push-in operation process

    图  9  悬停操作过程

    Figure  9.  Hover operation process

    图  10  扭动扳手操作过程

    Figure  10.  Twisting wrench operation process

    表  1  几何约束与虚拟物体运动方式的对应关系

    Table  1.   Correspondence between geometric constraints and virtual object movement modes

    运动方式 pjfc vjfc qjfc
    自由移动 无取值 无取值 无取值
    沿轴线移动(可绕轴转) pjfc vjfc 1
    沿轴线移动(不可旋转) pjfc vjfc 0
    绕点旋转 pjfc 无取值 无取值
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    表  2  放置操作参数

    Table  2.   Parameters of set operation

    参数 j=0
    VO vo0
    DM dm0={o0dm-x0dmy0dmz0dm, M0dm0,
    M0dm, null, r0dm, α0dm}
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    表  3  锤击操作参数

    Table  3.   Parameters of hammering operation

    参数 j=0 j=1
    VO vo0 vo1
    DM dm0=
    {o0dm-x0dmy0dmz0dm, M0dm0, M0dm, null, r0dm, α0dm}
    dm1=
    {o1dm-x1dmy1dmz1dm, M1dm0, M1dm, h1dm, r1dm, α1dm}
    cv {ncv, null}
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    表  4  压入操作参数

    Table  4.   Parameters of push-in operation

    参数 j=0
    VO vo0
    FC fc0={p0fc, v0fc, 0}
    DM dm0={o0dm-x0dmy0dmz0dm, M0dm0,
    M0dm, h0dm, r0dm, α0dm}
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    表  5  悬停操作参数

    Table  5.   Parameters of hover operation

    参数 j=0 j=1
    VO vo0 vo1
    DM dm0=
    {o0dm-x0dmy0dmz0dm, M0dm0, M0dm, null, r0dm, α0dm}
    dm1=
    {o1dm-x1dmy1dmz1dm, M1dm0, M1dm, null, r1dm, α1dm}
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    表  6  扭动扳手操作参数

    Table  6.   Parameters of twisting wrench operation

    参数 j=0
    VO vo0
    FC fc0={p0fc, null, null}
    DM dm0={o0dm-x0dmy0dmz0dm, M0dm0,
    M0dm, null, r0dm, null}
    cv {null, αcv}
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-13
  • 网络出版日期:  2024-03-08
  • 刊出日期:  2024-02-01

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