起重運(yùn)輸機(jī)械可操作虛擬模型的研究與實(shí)現(xiàn)

摘要：為起重運(yùn)輸機(jī)械建立虛擬環(huán)境，進(jìn)行能夠達(dá)到真實(shí)環(huán)境工作狀態(tài)下的特殊模擬。建立虛擬環(huán)境的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是虛擬實(shí)體的建模。一個(gè)好的虛擬模型不僅要求有高度的真實(shí)性，而且要求有足夠的實(shí)時(shí)操作能力。根據(jù)起重運(yùn)輸機(jī)械的不同類型與運(yùn)用要求，本文使用了橋式起重機(jī)、塔式起重機(jī)等起重機(jī)的幾種技術(shù)與已獲得的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言模型。高架起重機(jī)所有部分的動(dòng)力學(xué)模型已經(jīng)建立，為了獲得具有良好操作性的虛擬模型，在虛擬環(huán)境中建立了幾個(gè)接口。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)易控制箱。
關(guān)鍵詞：虛擬模型，可操作模型，現(xiàn)場(chǎng)仿真，起重運(yùn)輸機(jī)械，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言。
1、簡(jiǎn)介
虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是一種結(jié)合了人類與信息的新技術(shù)。它可以通過(guò)人工合成經(jīng)驗(yàn)來(lái)展現(xiàn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以幫助用戶揭示復(fù)雜系統(tǒng)的本質(zhì)，而且能夠描述現(xiàn)實(shí)世界中不存在的虛擬環(huán)境（VE）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用在航空學(xué)、宇宙航空、鐵路、建筑以及其它一些領(lǐng)域。它最成功的應(yīng)用當(dāng)屬仿真、產(chǎn)品展示、虛擬設(shè)計(jì)等。在這些應(yīng)用中，建立交互式的三維（3D）虛擬環(huán)境是核心問(wèn)題。這些虛擬環(huán)境中的虛擬模型不僅要求在幾何學(xué)上必須是現(xiàn)實(shí)的，而且要求在操作能力上是符合實(shí)際的。本文以起重運(yùn)輸機(jī)械為對(duì)象，研究它的可操作虛擬模型的建立方法及其關(guān)鍵技術(shù)。
2、相關(guān)工作
最早的關(guān)于系統(tǒng)研究虛擬環(huán)境造型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在（埃利斯，1991），它認(rèn)為虛擬環(huán)境由三部分組成：內(nèi)容，幾何學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)?；谶@篇文章，許多專家和學(xué)者從不同角度研究如何建立虛擬環(huán)境，并提出了幾項(xiàng)技術(shù)，其中，材質(zhì)貼圖與LOD方法得到了廣泛應(yīng)用。另外，虛擬環(huán)境的交互作用得到了更深入的研究與實(shí)現(xiàn)。（馬克，1995）列舉四種最流行的模式為：直接物理控制，物理控制器，虛擬控制器，代理控制。在軟件方面，有很多優(yōu)秀的商業(yè)軟件產(chǎn)品和開(kāi)發(fā)工具包，其中，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（ VRML）是相當(dāng)卓越的一種。很多人相信，隨著網(wǎng)速的不斷改進(jìn)，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言一定會(huì)得到更大的發(fā)展，也會(huì)更加流行。本文正是使用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言作為建模工具。