协同虚拟维修中体感交互控制技术研究_梁丰等著_9787561267950

面向协同虚拟维修过程中的体感交互控制过程，本书主要研究了基于蚁群算法的协同式维修任务分配方法，构建了面向协同式维修操作的维修人员、维修工具及维修资源动态演化模型，针对被动式光学运动捕捉系统获取的人体运动数据，提出了虚拟人体空间位置信息处理方法和下肢运动平滑处理方法，研究了基于单个关节点运动信息的人体下肢动作识别技术以及人体下肢动作实时识别技术，实现了协同式虚拟维修操作仿真平台的设计与开发。本书可作为高等学校计算机工程、仿真技术、维修与维修性工程等相关专业本科生和研究生的教材，也可供工程技术人员和研究人员参考。

　　当前，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术快速发展，增强现实（Augmented Reality，AR）和混合现实（Mixed Reality，MR）等技术也开始逐步出现在人们的工作生活中。随着大数据、云计算、人工智能以及5G通信等技术的进一步发展，虚拟世界与现实世界之间的信息交互将更为顺畅，人们会更为便捷地获取虚拟世界、现实世界的信息以及已有的经验数据、分析方法等资源。综合运用此类信息和资源可以帮助人们更快速地获取知识、提升专业技能，获得更好的娱乐休憩体验，更高效地完成很多的复杂工作。
　　大型复杂装备是人们生产生活中不可或缺的重要组成，广泛存在于生产制造、交通运输、科学研究和军事应用等各个领域，常由多个生产部门联合研制，组成结构复杂、精密度高、价格昂贵，使用单位往往也要求其具有较长的工作寿命，较高的可靠性和稳定性。然而，面对全寿命周期内的维修工作，人们当前主要还是依托于个人的认知能力和实践经验开展，维修操作过程缺乏科学、准确的筹划。为了进一步提高大型复杂装备的维修效率，便于人们综合运用计算结果辅助装备的维修操作，笔者深入研究了多人协同维修操作过程和协同式虚拟维修技术：一是研究了协同式维修任务的分配方法，为人们提供科学高效的维修操作参考方案；二是研究了协同式维修操作过程建模方法，准确地对多人协同维修操作过程进行描述，便于对大型复杂装备的维修操作过程进行分析和控制；三是重点研究了协同式虚拟维修（Collaborative Virtual Maintenance，CVM）中的体感交互控制技术，当大型复杂装备的维修操作培训不宜采用实装开展时，人们可以通过自身的行为动作参与其虚拟样机的维修操作过程，为维修人员操作能力的培养提供更便捷、便宜和高效的训练方法，通过分析和评估装备虚拟维修操作过程还可为装备的实际维修操作过程提供指导或参考。
　　与传统的VR技术在教学、旅游等方面应用不同，虚拟维修（Virtual Maintenance，VM）技术更偏重于以人员体态动作与手部姿态语言的方式与虚拟环境进行交互。当前，体感交互控制技术受制于设备性能、使用环境及稳定性等诸多因素，人们还难以毫无障碍、随心所欲地和设备（计算机）进行交流。特别是信息识别上的困难，使得设备（计算机）还难以准确、快速地识别人们的动作意图。为此，在对光学运动捕捉设备获取的人体运动信息进行处理的基础上，为实现在有限的人体运动捕捉空间内控制虚拟人体的大范围运动过程，重点对人体下肢动作识别技术进行了研究，并针对协同式虚拟维修操作过程中的虚拟人体上肢运动控制，研究了虚拟人体手部交互过程和人体上肢运动链运动信息的补偿方法，并实现了对某装备协同式虚拟维修仿真平台的开发。
　　鉴于目前国内尚无此类较为系统全面地论述协同虚拟维修中体感交互控制技术与方法方面的专著，面向学科和领域前沿，并结合科研实际，笔者将近年来的研究成果撰写成本书，涵盖了协同式维修任务分配、协同式维修操作过程建模、人体运动捕捉数据处理、人体下肢动作识别技术、虚拟人体大范围运动过程控制、上肢运动过程控制及信息补偿方法、协同式虚拟维修仿真平台开发等内容，可为相关领域研究提供参考。

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