面向精细操作模拟的六自由度力觉合成方法

项目名称： 面向精细操作模拟的六自由度力觉合成方法

项目编号： No.61170187

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 计算机科学学科

项目作者： 王党校

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 57万元

中文摘要： 触力觉交互是提高虚拟现实系统真实感的重要手段。在外科手术等精细操作任务中，手术工具和人体组织会出现多点多区域接触，所产生的接触力随着工具的运动呈现出灵敏变化的特点。如何模拟力/力矩的灵敏变化，逼真再现人体组织的细节特征对力觉感受的影响，并保证500~1KHz计算频率，成为制约精细操作触力觉感受的瓶颈问题。 为解决狭小空间下力觉感受对计算误差敏感的问题，拟直接对手术工具的六维位姿变量建立约束优化模型，以消除目前经典碰撞响应算法的数值积分误差。为反映触摸细节特征时的力觉感受，定义"基本接触约束对"来描述物体表面的点/棱/尖角等凹凸并存的细节特征，避免前人的虚拟匹配算法对细节特征力觉感受的损失，并能够保证稳定性。最后通过牙科手术模拟实例来验证力觉合成效果。 课题成果对于精细操作的虚拟手术培训（牙科/眼科/微小创伤手术等）提供技术基础，对于航空航天等精密产品的虚拟装配和维修也具有应用价值。

中文关键词： 精细操作；六自由度力觉合成；狭小空间；可保持细节特征；约束优化

英文摘要：

英文关键词： Fine manipulation；6DoF Haptic rendering；Narrow space；Fine-feature preserving；Constrained optimization