大型模擬仿真多通道虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
大型模擬仿真多通道虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
簡介
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)的重點是給用戶帶來沉浸感，通過提供立體可視化將用戶置身于一個虛擬環(huán)境中,，但由于一些程序中用戶與虛擬環(huán)境的交互沒有完整的觸覺反饋系統(tǒng),，只強調(diào)視覺上的感知，缺乏用戶與虛擬環(huán)境的交互功能,，結(jié)果達不到用戶的操作預期,，由于這種缺陷用戶需要不斷地訓練、學習沒有觸覺反饋情況下的操作。
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圖1：（左）室內(nèi)虛擬現(xiàn)實示意圖（右）使用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
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目前一個大型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的不僅要有視覺上的沉浸感,，還要有觸覺上的反饋,，這樣虛擬環(huán)境中所有必要的交互控制信息就可以被創(chuàng)建出來，此外,，在大規(guī)模并行計算機系統(tǒng)的支持下,，視覺和觸覺上復雜的物理現(xiàn)象可以實時的模擬出來，
系統(tǒng)架構(gòu)
如圖2,，系統(tǒng)結(jié)果分為四個組件類型,，系統(tǒng)的主要組件是計算單元，此組件負責處理來自輸入設備的數(shù)據(jù),，還負責將坐標信息傳到給其他組件,，如所需的復雜場景模擬數(shù)據(jù)以及分布式高負載觸覺交互信息，因此,，計算組件被分成三個子組件分別執(zhí)行不同的物理模擬任務,，中央單元是控制整個數(shù)據(jù)流高性能工作站，另外兩個組件HPC和GPU集群協(xié)助工作站出來高負載計算數(shù)據(jù),。
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圖2
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觸覺裝置
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圖3
我們使用六自由度的Inca6D力反饋設備,，它非常適合用于創(chuàng)建大型虛擬環(huán)境，通過一個被稱為末端執(zhí)行器的裝置將力和扭矩傳給用戶,，這個設備附屬于一個由鋼纜組成的滑輪系統(tǒng),，可以在不同的末端執(zhí)行器之間交互基于仿真的需求。末端執(zhí)行器的鋼纜由支撐框架8個角落的馬達控制,，在我們的設置中,，我們使用的HAPTION末端執(zhí)行器非常適合我們的需求，末端執(zhí)行器可以抓取虛擬目標,，另一個可能的設置如圖4（左）所示,，將末端執(zhí)行器作為一個腕帶使用，系統(tǒng)可以和數(shù)據(jù)手套（Cyberglove）圖4（右）一塊使用,，從而可以完成完整的抓取動作,，在這種情況下INCA對手腕施加反饋力，結(jié)合數(shù)據(jù)手套可以接觸控制一個完整的手部模型,。
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圖4
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系統(tǒng)使用很細的鋼纜,，其對投影的影響降很最低，這是非常重要的,，在我們的案例中,，由于空間限制不能采用背投（用于可視化），在我們當前的設置中平均身高1.8米的用戶在其中工作,，幾乎沒有任何阻礙,。如圖1右側(cè)所示,。
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