五自由度運動平臺的實時視景仿真研究的開題報告

五自由度運動平臺的實時視景仿真研究的開題報告一、研究背景及意義五自由度運動平臺是工業(yè)制造和航天航空等領域普遍采用的一種多自由度平臺，用于模擬各種機械系統(tǒng)在空間內的運動。其廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)以及科學研究中，能夠為人們提供更加真實的運動場景，滿足許多實驗的需求。而實時視景仿真技術則是將數(shù)字場景中的虛擬物體以及真實物體進行融合，使得用戶可以在虛擬環(huán)境中進行實時感知、交互與操作的技術，其可以提供更加自然、逼真的視覺體驗。本研究的背景是五自由度運動平臺與實時視景仿真技術的相結合，旨在探究其在實現(xiàn)高可信度的運動仿真過程中，如何有效的提升用戶的感知體驗和操作能力。研究對于完善運動仿真技術、提高用戶體驗水平、推動虛擬現(xiàn)實技術的應用發(fā)展等方面都具有重要的意義。二、研究內容和主要任務1、五自由度運動平臺的運動學與動力學模型的建立；2、基于三維建模軟件實現(xiàn)模擬環(huán)境的建模；3、設計模塊化、可擴展的實時視景仿真系統(tǒng)；4、實現(xiàn)仿真系統(tǒng)中的五自由度運動平臺控制算法；5、開展對于系統(tǒng)性能、仿真效果的驗證和測試。三、研究方法及技術路線本研究的方法是基于建模、仿真、驗證這一普遍的研究方法，其中涉及到的關鍵技術包括：1、五自由度運動平臺的運動學和動力學建模技術；2、仿真環(huán)境的三維建模技術；3、實時視景仿真技術的原理和實現(xiàn)方法；4、五自由度運動平臺的控制算法設計技術；5、系統(tǒng)性能檢測、仿真效果評估方法與技術。技術路線如下：1、研究五自由度運動平臺的運動學和動力學模型，建立仿真系統(tǒng)；2、基于三維建模軟件構建虛擬仿真場景，支持動態(tài)交互、光影、紋理等視覺效果；3、設計實時視景仿真系統(tǒng)并實現(xiàn)五自由度運動平臺控制算法；4、開展對系統(tǒng)的性能及仿真效果的評估。四、研究經(jīng)費和時間安排本項研究預計周期為2年，研究經(jīng)費總額為50萬元。其中，固定資產(chǎn)投入為25萬元，主要用于設備采購和仿真場景的建設；流動資產(chǎn)投入為25萬元，主要用于科研人員的薪酬、實驗用品采購、差旅費用等。具體經(jīng)費結構如下表所示。五、可行性分析本研究技術上可行性較強，其關鍵技術都已較為成熟，而且研究所需的硬件、軟件設備也十分成熟，易于采購、安裝和維護。在經(jīng)費上，我們將會充分利用已有經(jīng)費，同時也會尋找外部資助、參與合作機構共同開展研究。此外，本研究對于實驗室的建設和虛擬現(xiàn)實技術的應用也具有一定帶動作用，具有較大的社會和經(jīng)濟效益。六、預期成果1、建成具有模塊化、可擴展性的五自由度運動平臺仿真系統(tǒng)；2、建立基于三維建模軟件的虛擬仿真環(huán)境，提供真實的運動場景；3、基于實時視景仿真技術設計完成五自由度運動平臺的控制算法；4、開展系統(tǒng)性能及仿真效果的驗證和測試，并進行相關數(shù)據(jù)分析；5、發(fā)表研究成果論文3篇，其中1篇為SCI刊物。七、參考文獻[1]孫建華.實時視景仿真技術研究綜述[J].軟件,2007,28(8):15-19.[2]姜凱,張寧.五自由度仿真平臺構建與運動學建模研究[J].機械工程與自動化,2017,46(05):94-