协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.20-0266

系统仿真学报 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (7): 1201-1210.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.20-0266

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协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制

梁丰, 张志利, 李向阳

火箭军工程大学,陕西西安 710025

收稿日期:2020-05-21 修回日期:2020-06-27 出版日期:2020-07-25 发布日期:2020-07-15
作者简介:梁丰(1987-),男,湖北天门,博士,研究方向为发射系统仿真;张志利(1966-),男,河南濮阳,博士,教授,博导,研究方向为发射系统仿真;李向阳(1984-),男,河南汝州,博士,副教授,研究方向为发射系统仿真。

Maintenance Operation Control of Virtual Human in Collaborative Virtual Maintenance

Liang Feng, Zhang Zhili, Li Xiangyang

Rocket Force University of Engineering, Xi'an 710025, China

Received:2020-05-21 Revised:2020-06-27 Online:2020-07-25 Published:2020-07-15

摘要/Abstract

摘要： 针对操作人员难以在有限的光学运动捕捉设备捕捉范围内自由运动的问题,开展了协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制研究。基于光学运动捕捉设备对操作人员的下肢动作进行捕捉,根据实时识别结果控制虚拟人体进行大范围运动。针对维修操作过程中的虚拟人体手部运动控制,分析了虚拟人体的手部交互过程,提出了一种基于动态贝叶斯网络的维修操作智能辅助方法。以某液压缸协同式虚拟维修操作仿真平台为例验证了方法的有效性。该方法实现了对虚拟人体维修操作过程的有效控制,具有实时性好、交互性与感知性强等优点。

关键词: 虚拟人体, 动作识别, 运动控制, 维修操作

Abstract: Aiming at the operators being not able to move freely in the limited capture area of optical motion capture devices, the maintenance operation control of virtual human in Collaborative Virtual Maintenance is studied. The lower limb action of operators is captured by the optical motion capture devices, and the wide range motion of the virtual human is controlled according to the real-time recognition results. In order to control the hand motion process of the virtual human in the maintenance operation, the hand interaction of the virtual human is analyzed and an intelligent assistant method for the maintenance operations based on the dynamic Bayesian network is proposed. A collaborative virtual maintenance operation simulation platform of a hydraulic cylinder is taken to prove the feasibility of the method. The method can control the maintenance operation process of virtual human effectively, and has good performance of real-time wish, interactivity and perceptibility.

Key words: virtual human, action recognition, motion control, maintenance operation

中图分类号:

TP391.9

梁丰, 张志利, 李向阳. 协同虚拟维修过程中的虚拟人体维修操作控制[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(7): 1201-1210.

Liang Feng, Zhang Zhili, Li Xiangyang. Maintenance Operation Control of Virtual Human in Collaborative Virtual Maintenance[J]. Journal of System Simulation, 2020, 32(7): 1201-1210.

参考文献 13

[1]	高翔, 安辉, 陈为, 等. 移动增强现实可视化综述[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2018, 30(1): 1-8.Gao Xiang, An Hui, Chen Wei, et al.A Survey on Mobile Augmented Reality Visualization[J]. Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2018, 30(1): 1-8.
[2]	文国军, 夏雨, 王玉丹, 等. 基于Unity3D的水平定向钻机虚拟实训系统设计[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(5): 801-807.Wen Guojun, Xia Yu, Wang Yudan, et al.Design of Virtual Training System for Horizontally Oriented Drill Based on Unity3D[J]. Journal of System Simulation, 2020, 32(5): 801-807.
[3]	胡凌燕, 史康柏, 张碧纯, 等. 在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(2): 247-254.Hu Lingyan, Shi Kangbai, Zhang Bichun, et al.Tele-robot Control System with Online Virtual Simulation Prediction[J]. Journal of System Simulation, 2020, 32(2): 247-254.
[4]	高杰, 刘鹏, 李蔚清. 基于质量评价的运动跟踪数据融合方法[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2019, 42(5): 646-650, 720.Gao Jie, Liu Peng, Li Weiqing.Data Fusion Method of Motion Tracking Based on Quality Evaluation[J]. Journal of Hefei University of Technology (Natural Science), 2019, 42(5): 646-650, 720.
[5]	杨华, 苏势林, 闫雨奇, 等. 基于关键姿态约束的人体运动序列插值生成[J]. 沈阳航空航天大学学报, 2019, 36(3): 59-65.Yang Hua, Su Shilin, Yan Yuqi, et al.Human Motion Sequence Interpolation and Generation Based on Key-pose Constraints[J]. Journal of Shenyang Aerospace University, 2019, 36(3): 59-65.
[6]	张青, 郑岩, 郭庆, 等. 航空发动机设备拆装快速装配仿真研究[J]. 计算机仿真, 2018, 35(3): 257-262.Zhang Qing, Zheng Yan, Guo Qing, et al.Simulation Research on Rapid Assembly and Disassembly of Aeroengine Based on Motion Capture Equipment[J]. Computer Simulation, 2018, 35(3): 257-262.
[7]	Hyun D J, Lim H, Park S, et al.Walking propulsion generation in double stance by powered exoskeleton for paraplegics[J]. Robotics and Autonomous Systems, 2019, 116: 24-37.
[8]	梁丰, 张志利, 李向阳, 等. 人体运动捕捉过程中的人体下肢动作识别[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2015, 27(12): 2419-2427.Liang Feng, Zhang Zhili, Li Xiangyang, et al.Simulation Research on Rapid Assembly and Disassembly of Aeroengine Based on Motion Capture Equipment[J]. Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2015, 27(12): 2419-2427.
[9]	梁丰, 张志利, 李向阳, 等. 协同虚拟维修中体感交互控制技术研究[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2019.Liang Feng, Zhang Zhili, Li Xiangyang, et al.Research on Somatosensory Interactive Control Technology in Collaborative Virtual Maintenance[M]. Xi’an: Northwest Industrial University Press, 2019.
[10]	姜盛乾. 基于虚拟现实技术的装配及人因评价研究[D]. 长春: 吉林大学, 2019.Jiang Shengqian.Research on Assembling and Human Factor Evaluation Based on Virtual Reality Technology[D]. Changchun: Jilin University, 2019.
[11]	杨子辉. 大规模辐射场景三维实时仿真关键技术研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2016.Yang Zihui.Study on Key Technologies of Three-dimensional Real-time Simulation for Large-scale Radiation Scenatio[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2016.
[12]	李彬, 崔汉国, 李正民, 等. 基于共享子网合成Petri网的协同虚拟维修系统[J]. 中国修船, 2015, 28(5): 45-49.Li Bin, Cui Hanguo, Li Zhengmin, et al.Collaborative Virtual Maintenance System Based on Synthesis of Petri Nets Sharing a Kind of Subnet[J]. China Shiprepair, 2015, 28(5): 45-49.
[13]	徐文胜, 武博, 蒋坚鸿. 武器装备虚拟维修训练系统行为树设计与实现[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(7): 2722-2728.Xu Wensheng, Wu Bo, Jiang Jianhong.Design and Realization of Behavior Tree in Weapon Equipment Virtual Maintenance Training System[J]. Journal of System Simulation, 2018, 30(7): 2722-2728.

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[1]	李弋豪, 黄天羽, 李鹏, 丁刚毅. 基于密集人群的表演行为建模与仿真方法研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(7): 1617-1625.
[2]	赵瑛, 陆耀, 张健, 梁启弟, 龙炜. 基于深度神经网络的多视角人体动作识别[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(5): 1019-1030.
[3]	刘培贞, 贾玉祥, 夏时洪. 一种面向电力运维作业的LSTM动作识别方法[J]. 系统仿真学报, 2019, 31(12): 2837-2844.
[4]	王晓慧, 马昕, 秦斌, 李贻斌. 仿生眼注视转移运动控制策略研究[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(6): 1380-1386.
[5]	霍宇平, 张秀娥, 李兵, 李蔚清. 运动捕捉技术在变电站虚拟环境中的应用研究[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(10): 2632-2637.
[6]	温加睿, 刘丽娜, 芮玲, 马世伟. 基于自学习特征与HMM的人体动作识别[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(8): 1782-1789.
[7]	吕德生, 郭妍. 大型广场文艺表演虚拟编排系统的设计与实现[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(8): 1895-1901.
[8]	梁丰, 张志利, 李向阳, 汤志波, 马超. 基于光学运动捕捉数据的虚拟人下肢运动控制方法[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(2): 327-335.
[9]	石祥滨, 刘拴朋, 张德园. 基于关键帧的人体动作识别方法[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(10): 2401-2408.