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用于软组织变形仿真的层状菱形链连接模型
  • ISSN号:1003-9775
  • 期刊名称:计算机辅助设计与图形学学报
  • 时间:0
  • 页码:1458-1463
  • 语言:中文
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]东南大学仪器科学与工程学院远程测控技术江苏省重点实验室,南京210096, [2]南京信息工程大学信息与控制学院,南京210044
  • 相关基金:国家“九七三”重点基础研究发展计划项目(2002CB312102);国家“八六三”高技术研究发展计划(2006AA01Z329,2006AA04Z246,2009AA01Z311,2009AA01Z314);国家自然科学基金(60775057,60675047);教育部重点资助基金(107053).
  • 相关项目:虚拟操作和遥操作中灵巧的高保真力觉再现技术的理论和方法研究
中文摘要:

为提高软组织变形仿真的精度与实时性,提出一种新颖的、基于物理意义的层状菱形链连接模型.该模型中每层各个链结构单元相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面接触力.利用6-DOF Delta手控器构建了力触觉交互实验系统,使用虚拟软组织模型进行按压、拉拽等交互操作,并通过反馈力产生触觉感.实验结果表明,该模型不仅计算简单,而且能够保证触觉接触力和变形计算具有较高精度;同时在交互过程中,力触觉感觉平稳、模拟效果逼真、满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.

英文摘要:

In order to improve the precision and the real-time performance of simulating soft tissue deformation, a novel physically-based layered rhombus-chainconnected deformation model is proposed. The accumulation of relative displacements in every chain structure unit in every layer is equal to the object surface deformation in the model, and the resultant force of corresponding springs is equivalent to the external force. The haptic interactive system is built upon a hand controller of Delta 6-DOF, with which the interactive operations such as pressing and stretching the virtual soft tissue are carried out and the tactile sense is produced by the feedback force. The experimental results show that the proposed model has less calculation cost and can ensure higher precision in calculating the contact force and the deformation. Meanwhile, it can provide stable force and nature simulation effect to human operator and satisfy the requirement of real time-performance and accurate operation in our virtual reality system.

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期刊信息
  • 《计算机辅助设计与图形学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国计算机学会
  • 主编:鲍虎军
  • 地址:北京2704信箱
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jcad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62562491
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-9775
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2925/TP
  • 邮发代号:82-456
  • 获奖情况:
  • 第三届国家期刊奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24752