觸覺反饋的虛擬裝配系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究的開題報(bào)告

基于力覺/觸覺反饋的虛擬裝配系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究的開題報(bào)告一、研究背景與意義隨著制造業(yè)的發(fā)展和自動化加速推進(jìn)，虛擬裝配技術(shù)在高端裝備制造中的應(yīng)用得到了廣泛發(fā)展。虛擬裝配技術(shù)可以大大降低裝配過程中的成本和時(shí)間，還可以提高裝配過程的精準(zhǔn)度，減少人為因素的影響。常見的虛擬裝配系統(tǒng)主要采用視覺和聲音來模擬裝配過程，很難提供真實(shí)的觸感反饋。因此，利用力覺/觸覺反饋技術(shù)開發(fā)基于虛擬裝配的系統(tǒng)已成為趨勢。這種系統(tǒng)不僅能提供真實(shí)的觸感反饋，使操作者更加方便，而且能夠提高裝配過程的精準(zhǔn)度，減少錯(cuò)誤率，大幅度提高裝配效率，應(yīng)用前景廣闊。二、研究內(nèi)容（一）任務(wù)描述本項(xiàng)目選取一種典型裝配場景，以機(jī)械零部件的裝配為例，使用開放源碼三維圖形引擎和傳感技術(shù)（如kinect）開發(fā)一個(gè)裝配虛擬系統(tǒng)，包含虛擬零部件庫、裝配方案和實(shí)時(shí)反饋等模塊。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于力覺和觸覺反饋，使得用戶能夠在虛擬環(huán)境中感受到零部件的質(zhì)感、重量、形狀等屬性，以達(dá)到真實(shí)的裝配體驗(yàn)。（二）技術(shù)路線1.零部件建模與庫建立。在典型裝配場景中選擇合適的零部件，并通過三維建模技術(shù)建立零部件庫。2.裝配方案設(shè)計(jì)。通過虛擬裝配環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)零部件裝配方案，并記錄每個(gè)零部件的位置和狀態(tài)信息。3.力覺/觸覺反饋實(shí)現(xiàn)。利用傳感技術(shù)和傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的力覺/觸覺反饋，讓用戶能夠感受到零部件的實(shí)時(shí)反饋。4.實(shí)時(shí)反饋模塊實(shí)現(xiàn)。將用戶在虛擬環(huán)境中的操作實(shí)時(shí)反饋給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)力學(xué)模型的實(shí)時(shí)計(jì)算和反饋，使用戶能夠獲得真實(shí)的操作感。5.虛擬裝配系統(tǒng)性能測試。在虛擬環(huán)境下進(jìn)行裝配操作，設(shè)計(jì)各種質(zhì)量評估指標(biāo)，并進(jìn)行性能測試，以評估該系統(tǒng)的性能和適用范圍。三、研究意義（一）推動制造業(yè)的發(fā)展。利用力覺/觸覺反饋技術(shù)開發(fā)出高度真實(shí)的虛擬裝配系統(tǒng)，降低了裝配的成本和時(shí)間，提高了裝配質(zhì)量，使得制造業(yè)得以更好的發(fā)展。（二）提高員工動手能力?；谔摂M裝配技術(shù)的系統(tǒng)不僅可以減少制造成本，而且可以通過操作訓(xùn)練和練習(xí)，提高員工的動手能力，賦予員工更多技能和能力。（三）加強(qiáng)在線教育的質(zhì)量。利用基于力覺/觸覺反饋的虛擬裝配技術(shù)開發(fā)出高質(zhì)量的在線教育產(chǎn)品，大幅提高在線課程的效果和質(zhì)量，使得學(xué)生在視覺、聽覺、觸覺等各方面得到更好的提升。四、研究成果完成一個(gè)基于力覺/觸覺反饋的虛擬裝配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的觸感反饋和實(shí)時(shí)反饋，提高了虛擬裝配的樂趣和可玩性，也從根本上加強(qiáng)了裝配訓(xùn)練成效的提升，使得裝配技術(shù)可以更快地普及和推廣。五、研究計(jì)劃任務(wù)分解：第一階段（1-2周）任務(wù)內(nèi)容：選取一種典型產(chǎn)品的裝配場景，對其進(jìn)行建模。第二階段（3-4周）任務(wù)內(nèi)容：開發(fā)裝配方案，實(shí)現(xiàn)基本的力覺/觸覺反饋。第三階段（5-6周）任務(wù)內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋模塊，并進(jìn)行一定范圍內(nèi)性能測試。第四階段（7-8周）任務(wù)內(nèi)容：完成總體測試、代碼優(yōu)化，并完成論文撰寫。六、參考文獻(xiàn)1.Zhang,L.,Yang,Z.AndDu,H.(2009).VirtualReality-basedInteractiveAssemblyTrainingSysteminVirtualEnvironment,JournalofMechanicalEngineering(China),Vol.45,No.3,pp.132-139.2.Hong,S.,Kim,Y.andLee,S.(2013).AStudyontheVirtualAssemblySystemfortheWoodenFurnitureManufacturingProcess,InternationalJournalofMechanical,Aerospace,Industrial,MechatronicandManufacturingEngineering,Vol.7,No.7,pp.500-503.3.Zhang,D.,Palgi,Y.andZhou,Y.(2016).AReviewofVirtualAssemblyTechnology,