虛擬織物的手感生成和變形模擬.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實中人機交互的發(fā)展，單純視覺上的織物變形已經(jīng)不能滿足人們的需求，本文創(chuàng)新性地提出了基于變形織物的力觸覺反饋模型，能夠使人們在觀察到織物形變的同時借助觸覺交互設備感受織物的彈性和摩擦力等手感，增強人機交互的沉浸感。
　　 本文首先介紹了織物變形和力觸覺反饋的研究意義和目的，分析了織物變形和力觸覺反饋的國內外研究現(xiàn)狀，確定本文的研究目標和研究內容。根據(jù)織物的物理特性，本文把彈簧-質點模型的內力模型分為拉伸模型、彎曲模型和剪

2、切模型進行討論，分別用來反映織物的拉伸性、彎曲性和剪切性等物理特性。建立質點的動力學方程并采用顯式四階龍格-庫塔方法求解微分方程，該方法有效的兼顧了計算量和精確度，能夠滿足織物形變的實時性需求。提出了基于變形織物的二維紋理映射算法，為變形織物添加紋理，增加織物仿真的真實感。
　　 然后提出織物的AABB軸向包圍盒樹碰撞檢測方法通過遍歷包圍盒樹判斷代理點和織物是否發(fā)生接觸，該算法能夠有效提高碰撞檢測效率、減少碰撞檢測時間。提出基于

3、吸附力的點接觸模型計算接觸力的大小，把接觸點位于織物三角面片的邊上和內部兩種情況近似轉移到距離接觸點最近的三角面片的頂點上，簡化接觸力的計算模型、減少延遲，把反饋力及時快速地反饋給操作者。
　　 其次應用上述織物形變模型和力觸覺模型開發(fā)了一個虛擬織物實時形變及觸覺反饋原型系統(tǒng)并進行仿真實驗，模擬手指觸碰織物的行為觀察織物形變和感受織物的彈性和摩擦力。實驗結果表明本文提出的織物形變模型和力觸覺接觸模型能夠實現(xiàn)織物的實時形變和力反饋