起重運輸機械可操作虛擬模型的研究與實現(xiàn)

摘要：為起重運輸機械建立虛擬環(huán)境，進行能夠達到真實環(huán)境工作狀態(tài)下的特殊模擬。建立虛擬環(huán)境的一個關鍵問題是虛擬實體的建模。一個好的虛擬模型不僅要求有高度的真實性，而且要求有足夠的實時操作能力。根據(jù)起重運輸機械的不同類型與運用要求，本文使用了橋式起重機、塔式起重機等起重機的幾種技術與已獲得的虛擬現(xiàn)實建模語言模型。高架起重機所有部分的動力學模型已經(jīng)建立，為了獲得具有良好操作性的虛擬模型，在虛擬環(huán)境中建立了幾個接口。另外，我們設計并開發(fā)了一個簡易控制箱。
關鍵詞：虛擬模型，可操作模型，現(xiàn)場仿真，起重運輸機械，虛擬現(xiàn)實建模語言。
1、簡介
虛擬現(xiàn)實（VR）是一種結合了人類與信息的新技術。它可以通過人工合成經(jīng)驗來展現(xiàn)信息。虛擬現(xiàn)實技術不僅可以幫助用戶揭示復雜系統(tǒng)的本質(zhì)，而且能夠描述現(xiàn)實世界中不存在的虛擬環(huán)境（VE）。虛擬現(xiàn)實技術主要應用在航空學、宇宙航空、鐵路、建筑以及其它一些領域。它最成功的應用當屬仿真、產(chǎn)品展示、虛擬設計等。在這些應用中，建立交互式的三維（3D）虛擬環(huán)境是核心問題。這些虛擬環(huán)境中的虛擬模型不僅要求在幾何學上必須是現(xiàn)實的，而且要求在操作能力上是符合實際的。本文以起重運輸機械為對象，研究它的可操作虛擬模型的建立方法及其關鍵技術。
2、相關工作
最早的關于系統(tǒng)研究虛擬環(huán)境造型結構出現(xiàn)在（埃利斯，1991），它認為虛擬環(huán)境由三部分組成：內(nèi)容，幾何學，運動學?；谶@篇文章，許多專家和學者從不同角度研究如何建立虛擬環(huán)境，并提出了幾項技術，其中，材質(zhì)貼圖與LOD方法得到了廣泛應用。另外，虛擬環(huán)境的交互作用得到了更深入的研究與實現(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)品和開發(fā)工具包，其中，虛擬現(xiàn)實建模語言（ VRML）是相當卓越的一種。很多人相信，隨著網(wǎng)速的不斷改進，虛擬現(xiàn)實建模語言一定會得到更大的發(fā)展，也會更加流行。本文正是使用虛擬現(xiàn)實建模語言作為建模工具。