增強現(xiàn)實環(huán)境下裝配操作感知方法研究

梁劍斌，何漢武 , ，吳悅明，胡兆勇，徐梓麒

（1.廣東工業(yè)大學 機電工程學院，廣州 510006；2.廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院，廣州 510006）

虛擬裝配技術已廣泛應用在人工機械裝配培訓課程中[1]，該技術可有效減少零部件損耗、培訓成本[2-3]。虛擬裝配系統(tǒng)的人機交互是提升培訓效果的關鍵，為此研究者將自然虛擬裝配操作作為研究目標。其通用的研究方法首先采用攝像頭[4]、數(shù)據(jù)手套[5]、體感傳感器[6]等設備采集操作者的手部甚至全身姿態(tài)信息，并把該信息與虛擬環(huán)境中的虛擬替身作綁定；接著根據(jù)虛擬替身與虛擬物體之間的相互位姿、碰撞等信息識別操作者的虛擬操作；最后根據(jù)操作修改虛擬場景內(nèi)容并輸出場景畫面以完成交互。胡弘等以虛擬手指尖與虛擬物的距離為特征，實現(xiàn)單手抓取，并以此構建適用于航天員訓練的虛擬裝配交互模型[7]。包文運等以虛擬手與虛擬物的接觸點計算為基礎，構建虛擬物空間位姿自適應調(diào)整算法，實現(xiàn)三維模型抓取、推、抬等單手交互操作的精確模擬[8]。緒玉花等將機械零件進行歸類，并為每類零件設計單獨的單手抓取手勢，實現(xiàn)虛擬裝配交互性的提高[5]。熊巍等以拇指尖與其他指尖的距離為特征，建立單手抓取手勢識別算法，并在此基礎上根據(jù)整個手部運動趨勢識別3 種裝配手勢，細化了虛擬操作表達[9]。袁偉等以虛擬手形狀與虛擬手物距離為特征，實現(xiàn)抓握、捏取、托舉等單手裝配手勢識別[10]。Ong 等將裝配操作時手部形態(tài)定義為相對固定形狀，實現(xiàn)基于拇指與食指碰撞檢測的單手虛擬抓取[4]；……