【正文】 交互的方向發(fā)展。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達(dá)的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是必不可少的?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)社會不存在這一問題，用戶在做好的三維場景里漫游、交流，如同現(xiàn)實(shí)社會一樣，他會不經(jīng)意地發(fā)現(xiàn)一些廣告牌，他甚至?xí)苡信d趣地參加由我們推出的一些廣告活動。因此，這個具有廣泛用途的、最具錢景的產(chǎn)品和巨大的市場，至今還沒有人去做。虛物實(shí)化通過各種計(jì)算和仿真技術(shù)使計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界中的事物所產(chǎn)生的各種刺激以盡可能自然的方式反饋給用戶。V8 sets a new standard in high performance, professional HMDs. New active matrix LCDs with true VGA ((640x3)x480) pixel resolution provide bright, vibrant color and a CRT quality image.2． 數(shù)據(jù)手套：實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，與計(jì)算機(jī)相連，操作者帶上手套后，可代替鼠標(biāo) 操作計(jì)算機(jī)軟件，并可以產(chǎn)生觸摸虛擬環(huán)境中物體的感覺和抓放動作。因?yàn)橛|摸傳感器提供的是關(guān)于接觸表面的幾何性質(zhì)、表面平滑度、溫度、幾何構(gòu)造等信息。R uses your monitor (Up to 35 lbs., or more if you counter balance the weight) and a PC patible joystick.售價(jià)：$相互作用馬甲（Interactor Vest）Not only does the Interactor add to the virtual reality of your PC games, you can also feel the action from your favorite TV shows, movies, CD, stereo, game console and more... the best way to get your kicks from your favorite toys. The interactor is designed to wear on the back, adjusts to fit all sizes, and is guaranteed not to hit below the belt or your money back.. Adapters are included for connection to various audio and video sources, including PC and Game Consoles. 售價(jià)：$4． 頭部運(yùn)動跟蹤器：人體重要的感覺之一是方位感，即獲知自己到底是在空間中的什么位置。頭盔顯示器與目前流行的游戲機(jī)在視景方面最大的不同是：后者多為卡通式動畫，缺乏真實(shí)感，而頭盔顯示器的視景則要求高度逼真，有時甚至由三維成像構(gòu)成的畫面仍不夠真實(shí)，還要使用拍攝的自然景觀，兩者合成在一起。由于偏心自由曲面透鏡為一傾斜狀凹面透鏡，因此在光學(xué)上它已不單是透鏡功能，基本上已成為自由面棱鏡。由于此類光學(xué)是由反射面所構(gòu)成，因此即使很小的面曲率亦可獲得同等折射力。正確方法應(yīng)該是先決定評估面 ，并令該面的中心上各面的軸上主光線形成曲折交叉狀，如此才能作收差評估。自由曲面 棱鏡所構(gòu)成的內(nèi)面鏡光學(xué)可取出偏心時的光路，形成低收差之光學(xué)系統(tǒng)。在回轉(zhuǎn)對稱光學(xué)時此光線變成光軸。h=f?tanθ （7）h：像高；f：焦距；θ：畫角；由于X、Y方向各具自由度，因此需以各別像高作為補(bǔ)正對象。為了確定液晶屏的位置，水平地測量屏邊緣到中心的距離，如果這個距離大于16毫米，那么把顯示屏放置在眼睛正前方是不可行的?，F(xiàn)在不能簡單地把顯示屏相互盡可能靠近地放置，并僅用棱鏡實(shí)現(xiàn)視線偏折。前面已經(jīng)提及過，眼睛的視場形狀很像一個圓錐面。另一個麻煩是，放大率太大時會使我們看清LCD的單個象元。上述方法可以制作出一個很緊湊的部件，然后固定到一個類似于棒球頭盔的外殼上。判斷方法是，給每一個顯示屏輸入相同的信號，在通過頭盔顯示器觀察圖象，如果看到的是單幅圖象，則該顯示器是會聚的；如果看到并排兩幅圖象，則需要水平向左或向右移動其中一個顯示屏，直到看到的是單幅圖象。然后把配重用尼龍帶像圖8．19所示那樣固定到頭盔上。和第一種外殼一樣，也需要有一塊配重，為此，直接把一金屬物用螺栓固定到塑料框的后部。通常，這種電視機(jī)通過天線來接收信號，整個單元有一個獨(dú)立的插孔，允許用一個分離效果更好的天線作接收器。大拇指有5自由度。彎曲范圍，食指(Ⅱ)的略小，按Ⅲ—V的順序，關(guān)節(jié)范圍依次有少量的增加。同時，為了使數(shù)據(jù)手套的操作符合人的習(xí)慣，希望關(guān)節(jié)之間運(yùn)動解耦且傳感信息與手指關(guān)節(jié)運(yùn)動成線性關(guān)系。θγ1γ2　　　　　　(1)式中　β——關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角θ——計(jì)算用變量，隨關(guān)節(jié)角變化γ1，γ2——計(jì)算用量，戴用手套時確定，運(yùn)動過程中保持不變對于控制算法，通常采用增量對虛擬手進(jìn)行驅(qū)動，于是可得到如下增量式可見，關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角Δβ與測量角的增量Δα之間具有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，適用于測量手指關(guān)節(jié)的相對轉(zhuǎn)角。設(shè)計(jì)使一個電位計(jì)位于手背關(guān)節(jié)后(G點(diǎn))，檢測手指的擺動，檢測分析如下(參見圖5)。本系統(tǒng)采用中斷工作方式，采集頻率設(shè)定為100Hz。　　為了使手部的數(shù)據(jù)信息可視化，我們在Visual C++平臺利用OpenGL (Open graphic library)開發(fā)了相應(yīng)的圖形仿真軟件，建立手的實(shí)體模型。數(shù)據(jù)為實(shí)時采集到的電位計(jì)電壓信號。176。一般說來，只有增加力的反饋，實(shí)現(xiàn)了觸覺的模擬，人機(jī)交互才能更加真實(shí)、自然。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)計(jì)算出反饋力，將反饋力矢量下傳至嵌入式系統(tǒng)，由嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該矢量力。 可以根據(jù)人感覺的靈敏度來設(shè)計(jì)設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)際上任何物體都不可能是硬度無窮大的，也沒有一種結(jié)構(gòu)和控制算法能夠達(dá)到理想的硬度。好的機(jī)械設(shè)計(jì)使得電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和機(jī)械結(jié)構(gòu)末端位置的轉(zhuǎn)換矩陣簡單明了，容易計(jì)算。同理，設(shè)備要有半徑70cm的半球自由運(yùn)動空間。直角坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)比較固定，而水平多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)可以有多種選擇。 位置傳感器的選擇比較多，其中比較常用的是兩種編碼器：電磁編碼器和光學(xué)編碼器。圖3 設(shè)備中的平衡機(jī)構(gòu)水平平面的二維力的測量比較容易。由于桿件的硬度和水平力傳感器的安裝要求，垂直方向上的力傳感應(yīng)變率很小，不能直接貼片。4. 材料的選擇設(shè)備的設(shè)計(jì)要求材料的硬度比較高，但又要求重量比較小。另外由于設(shè)備所模擬的反饋力比較小，與機(jī)械結(jié)構(gòu)本身的重力、摩擦力相比，差別不是很大，這對結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出更高的要求。為了盡快啟動虛擬現(xiàn)實(shí)的遠(yuǎn)大計(jì)劃，同時避免冒太大的風(fēng)險(xiǎn)，逐步開發(fā)國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品市場，我們設(shè)計(jì)了一系列較為可行的與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目，以便由簡到難地實(shí)施我們的方案，盡快實(shí)現(xiàn)盈利，以短養(yǎng)長?！爸黝}餐廳”正是近幾年在美國出現(xiàn)的新型體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)之一，短短幾年時間，就已經(jīng)發(fā)展成具有幾十億美元的大產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在吃飯不僅僅是生理的需要，也是一種休閑。（二） 主題餐廳的特色及服務(wù)功能顧名思義，“世界風(fēng)光主題餐廳”是以世界各國的風(fēng)景名勝為主題的餐廳。立體投影音像等科技效果，顯得栩栩如生。“亞瑪遜火焰串燒”神秘的原始?xì)庀碜阅厦乐廾艿脑忌?，隱居在印第安人部落的主廚在當(dāng)?shù)赝林募で樯钪邪l(fā)現(xiàn)了原始，也頗具吸引力的燒烤秘密，一個充滿濃郁印第安土著風(fēng)情的原始烤架，掛滿鮮嫩欲滴的誘人美食，大串雞翅、大串的大蝦、牛肉、鮮魚、牛蛙……并用專制絢麗的火焰進(jìn)行現(xiàn)場燒烤，只要幾十元/人，還有無限量蔬菜沙拉、例湯和面包。在我們身邊，日本經(jīng)濟(jì)的五分之一已經(jīng)由數(shù)字娛樂產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造，韓國數(shù)字娛樂業(yè)增長率高達(dá)40％，成為最具贏利前景的一個產(chǎn)業(yè)。從其發(fā)展的歷史來看，其擬真度正在發(fā)生著質(zhì)的飛躍，這從微軟各個時期的飛行模擬游戲便能看出，而這只是較有代表性的模擬游戲中的一種。這是一個具有歷史意義的時機(jī)，屆時美國、澳大利亞、歐洲等國都將舉行盛大的紀(jì)念活動。 (共接收機(jī))圖像記錄設(shè)備:DV攝像機(jī)，復(fù)合視頻信號輸入工作時間：約30分鐘有效傳輸距離：1000m如果需要獲得較好的視頻效果，建議選配當(dāng)此稍高一些的攝像頭，以及700mW的發(fā)射機(jī)，不過工作電流會更大，需要更大的電池組，可能需要重新考慮整體重量問題。Futaba四通道遙控器搭載重量：約830g攝像設(shè)備：彩色針孔攝像機(jī)傳輸設(shè)備:\接收機(jī)發(fā)射功率:500mW電源:700mAh鎳氫AAA充電電池20節(jié)(共發(fā)射機(jī))因此，我們設(shè)計(jì)了一種較簡單的、低成本的而且容易操作的共軸雙旋翼直升機(jī)。自由飛行是人類永恒的夢想，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要取得市場的突破口，從虛擬飛行入手是最為合適的。最簡單的例子是主題購物中心、主題餐廳等。實(shí)現(xiàn)童年的夢想。3）時尚主題：環(huán)保以情動人 餐廳另外一大經(jīng)營特色是竭力倡導(dǎo)環(huán)保。每一個包件都可以設(shè)計(jì)一個獨(dú)特的主題。在一個具有異國風(fēng)情的環(huán)境里，既有吃又能游覽他鄉(xiāng)的風(fēng)土、人情和文化，這無疑滿足了人們“吃出文化、吃出個性、吃出品位”的需要。可見“主題餐廳”的市場前景，發(fā)展空間無法估量。主要賣點(diǎn)：主題餐廳，體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向，集高科技與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)于一堂，集餐飲、娛樂、休閑、虛擬旅游于一體。這需要良好的控制算法去彌補(bǔ)。電機(jī)安裝在軸上有利于驅(qū)動，但臂的慣性增大；電機(jī)安裝在基座上能減小慣性，但由于傳動裝置的損耗，驅(qū)動力矩減小，同時設(shè)備的響應(yīng)速度也減小了。由4)式可知，平行于平行機(jī)構(gòu)的力所引起的機(jī)構(gòu)形變非常小，相對于垂直于平行機(jī)構(gòu)的力來說可以忽略不計(jì)，垂直力可以由(2)式直接計(jì)算。在圖2這個設(shè)備中。這種方法比較方便，但是價(jià)格高，而且需要電機(jī)平衡其重量，增加了電機(jī)的負(fù)擔(dān)。圖2 一種水平多關(guān)節(jié)式機(jī)械結(jié)構(gòu)3．傳感器的選用 傳感器是機(jī)械結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分。根據(jù)以上的要求，比較理想的機(jī)械結(jié)構(gòu)有兩種：直角坐標(biāo)式和水平多關(guān)節(jié)式。第一個層次為手腕的運(yùn)動；第二個層次為小臂和手腕的運(yùn)動；第三個層次為整個手臂的運(yùn)動。3． 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 首先，設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān)系到系統(tǒng)的質(zhì)量大小和分布、重力、摩擦力和硬度等重要參數(shù)，這些參數(shù)都和前面所提到的系統(tǒng)性能有著重要的關(guān)系。 在觸覺模擬的初始階段，所模擬的虛擬物體都具有固定不變的形狀，在物理性質(zhì)上的描述就是硬度無窮大。這要求第一級控制器對碰撞檢測和反饋力的計(jì)算要迅速、和第二級控制器之間的通訊要有一定的帶寬。我們的目標(biāo)是在觸覺模擬外部設(shè)備的研究開發(fā)上作一些嘗試，為以后進(jìn)一步的研究提供資料。這在機(jī)器人遙操作或虛擬設(shè)計(jì)及裝配等方面應(yīng)用中，是滿足精度要求的。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各列差值并假設(shè)手指運(yùn)動范圍為20176。所以借助于數(shù)據(jù)手套，可增加與虛擬世界復(fù)雜數(shù)據(jù)交互作用的真實(shí)感，使人機(jī)交流更加自然、有效。若采用簡化的線性標(biāo)定，即確定式(3)中的Umax、Umin。另一個電位計(jì)位于該關(guān)節(jié)上方，檢測關(guān)節(jié)的彎曲，檢測原理與單關(guān)節(jié)檢測原理相同。 2）自由度機(jī)構(gòu)檢測原理分析　　檢測2自由度的空間六桿機(jī)構(gòu)裝在指根處(MP關(guān)節(jié))，機(jī)構(gòu)簡圖見圖4。BHG—Ⅱ采用機(jī)械連桿檢測手指關(guān)節(jié)運(yùn)動，其中包括檢測單自由度的平面四桿機(jī)構(gòu)和檢測2自由度的空間六桿機(jī)構(gòu)。它的測量機(jī)制直接影響了數(shù)據(jù)手套的性能。即Ⅱ—V手指除MP關(guān)節(jié)外，其他關(guān)節(jié)(PIP和DIP)只有同一方向上的彎曲及伸展運(yùn)動，而MP關(guān)節(jié)可能有彎曲、外展或內(nèi)收運(yùn)動。我們在研制面向靈巧手遙操作的3指5自由度簡易手套基礎(chǔ)上，利用機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定性的原理來檢測手指關(guān)節(jié)運(yùn)動狀態(tài)，設(shè)計(jì)研制了一種新型機(jī)械電子式的5指11自由度的數(shù)據(jù)手套，該數(shù)據(jù)手套具有良好的適應(yīng)性和可靠性，而且成本低、精度較高，可以廣泛地應(yīng)用于虛擬制造和裝配等方面?？梢岳煤猩w和液晶屏背部之間的隔圈(spacer)來調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)和液晶屏之間的間隔。 制作這個框架時，需要把原材料切成兩片，一片尺寸是2”X 37”X．1／4”，另一片是2”X15．5”X1／4”。想一想把顯示屏和透鏡固定在哪兒才使您能戴在頭上?您必須考慮的主要問題是抵消顯示器重量的配重。可以用l蠟紙做散射器，也可以用網(wǎng)目狀打印紙，如100線，點(diǎn)數(shù)越多而且點(diǎn)越小。 光學(xué)系統(tǒng)定位放大鏡片應(yīng)該位于棱鏡和液晶顯示屏之間，這就需要有一個支撐物來固定顯示屏和透鏡系統(tǒng)。在前面已經(jīng)討論過，鏡片的口徑必須大約為2英寸。如果用量角器來測量正入射視線和斜入射視線之間的夾角，就可以得到實(shí)現(xiàn)光線偏折所需要的最小角度。散視 如果顯示屏的上述測量距離小于16毫米，您可以跳過這一節(jié)內(nèi)容?？煽紤]用Casio 470型彩色液晶電視機(jī)，拆去電視機(jī)的其它部分，只保留液晶平和驅(qū)動電路板即可（入下圖所示）。此外目前的光學(xué)設(shè)計(jì)軟體不易作有關(guān)近軸計(jì)算。有關(guān)XZ軸的正負(fù)方向則為同樣形狀。由于軸上光的長度與光學(xué)系統(tǒng)大小不再互動 ，因此理論上可輕易達(dá)成微型化。（1）比較，1/6的曲率即可獲得同等折射力。棱鏡 光學(xué)面的折射力是由面曲率決定 ，曲率愈大（曲率半徑愈?。┰撁娴恼凵淞t愈強(qiáng)，利用此特性可得到較大的折射力，然而相對的收差也隨之變大。頭盔顯示器（HMD）的原理是將小型2維顯示器所產(chǎn)生的影像借助光學(xué)系統(tǒng)放大。虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件系統(tǒng)比較多，目前使用較廣的是 VRML、Cult3D、Viewpoint、WorldToolKit和World Up等。s realistic feel and features, all you39。用以增強(qiáng)VR系統(tǒng)的真實(shí)感、沉浸感，提高虛擬任務(wù)執(zhí)行成功的機(jī)率。由美國Virtual Realities, 。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心技術(shù)包括 1． 硬件方面：頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、力反饋及熱反饋裝置、頭部運(yùn)動跟蹤器等。在國內(nèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的市場，基本上還處于空白狀態(tài)。家電巨頭SONY已洞悉到市場的發(fā)展需求，在1996年率先開發(fā)并推出頭盔式監(jiān)視器——HMD，型號為PLM5。既然用戶有這種強(qiáng)烈的需求，所以我們的產(chǎn)品——基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)世界在用戶需求方面是有著很大的市場的。6．其他應(yīng)用 對于股市行情顯示、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、人機(jī)界面、物體