数字化环境下装配尺寸链分析的几何方法

为了有效地解决复杂尺寸链的分析问题并提高尺寸链分析的效率,提出和建立基于产品三维数字化模型及参数化驱动技术的装配尺寸链分析方法——尺素链分析法.首先定义尺素和尺素链等概念,并在此基础上建立尺寸公差的尺素表示模型及其语义映射;然后给出尺素链构造方法、计算误差传递系数的几何度量方法以及尺素链分析的实现方法.该方法已在CATIAV5系统上实现,并结合某机构的装配尺寸链分析开展初步的应用.结果表明,尺素链分析可以达到传统装配尺寸链分析的目的.

具有避障能力的虚拟人姿态优化算法

为了解决复杂环境下的虚拟人运动控制问题,提出一种基于人工势场的具有避障能力的虚拟人姿态优化算法.首先在虚拟环境中根据目标和障碍物建立人工势场,并对虚拟人运动链末端进行无碰撞路径规划;其次将规划后末端每个中间位姿的逆运动学计算问题表示为带位姿和无碰撞约束的舒适度函数优化问题,并进行求解;最后得到虚拟人运动过程中一系列连续的无碰撞姿态,实现自行避障的虚拟人运动控制.通过实例测试验证了文中算法的有效性,该算法可应用于复杂环境下的虚拟人动画和人机工程仿真.

基于广义代数旋转曲面的刚柔混合人体几何建模方法

为了满足计算机辅助人机工程应用软件对数字化人体模型外观逼真性及运动真实性的要求,提出采用广义代数旋转曲面进行刚柔混合人体几何建模的方法。首先在拓宽传统代数旋转曲面的基础上,提出广义代数旋转曲面并给出曲面隐式方程组的表达方式;其次利用广义代数旋转曲面对人体肢体表面进行几何统一表示,并将主躯干(腰部和胸部)在姿态变换过程中视为柔性肢体;最后,通过应用实例表明了人体模型的有效性,并能较好地满足人机仿真的需要。

三维公差分析中工程尺寸驱动原理与应用

由于产品标注的工程尺寸和建模参数之间存在差异,参数化驱动技术在公差分析中的应用范围受到限制,提出了基于工程尺寸驱动技术的公差分析方法.将传统尺寸转化为产品模型上几何元素之间的约束关系,分析工程尺寸集和建模参数集之间的映射机理;把工程尺寸的驱动问题转化为非线性方程组的求解问题,并采用牛顿迭代法进行计算.这些方法在UG系统上得以实现,并通过实例分析进行了验证.

基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法

人机任务仿真规划是人机系统应用的基础性工作,也是任务仿真制作过程中最具专业性和复杂性的工作之一,研究人机任务仿真快速规划方法对提高人机系统的应用水平具有重要的意义。针对现有人机系统中人机任务仿真交互量大、仿真进程不能自动生成以及仿真结果重用性差等问题,提出一种基于语义分解的人机任务快速规划及仿真自动生成方法。首先,采用分层模式,对人机任务的自然语义进行逐层分解和细化,直至最终可由计算机系统直接实现和执行的动作来描述为止;然后,引入任务路径、轨迹和进程等概念,对复杂人机任务过程进行结构化定义和表示,提出相应的图形化人机任务过程图形化规划方法,并在此基础上建立人机任务仿真自动生成方法。开发支持这种方法的程序原型,并以飞机装配中卡板打开操作为例,对这种方法进行测试和验证。

人机任务仿真中虚拟人行为建模及仿真实现

提出一种采用高级智能对象(ASO)的建模方法,实现虚拟人的行为建模。首先,引入ASO的概念,对交互特征中的交互元素、交互部位及对象动作进行定义,并对交互动作进行分类;其次,提出了对象驱动方法,解决由虚拟对象作为主动体动作而导致的虚拟人作为被动体的运动计算问题,实现对象以交互特征为主的建模;最后,根据人机任务需要对虚拟人的基本行为动作进行分析,选择常用的4种基本动作,对其进行定义并进行动作组合,给出以交互元素为主的位姿、手型的计算方法,实现了行为建模并进行仿真实现,解决了任务仿真中的交互量大问题,使仿真结果具有重用性。并以飞机装配的手工铆接仿真为例对方法进行验证。

虚拟人铆接作业效率定量化计算及评价方法

简述根据虚拟人作业姿态进行作业效率计算并进行评价是人机任务仿真的难点之一。提出了基于RBF神经网络的作业效率计算定量化方法。以手工铆接作业为例,首先,根据铆接作业状态确定虚拟人典型姿态以及对应的作业效率经验值;然后,利用RBF神经网络实现非线性函数逼近,采用非线性插值方法,实现虚拟人的作业效率计算;最后,根据作业效率计算结果对虚拟人的作业姿态分三个等级进行评价,并对方法的有效性进行仿真测试。仿真结果表明,计算方法有效,可推广到其他作业。