【正文】 節(jié)可能有彎曲、外展或內(nèi)收運動。BHG—Ⅱ采用機械連桿檢測手指關(guān)節(jié)運動，其中包括檢測單自由度的平面四桿機構(gòu)和檢測2自由度的空間六桿機構(gòu)。另一個電位計位于該關(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。所以借助于數(shù)據(jù)手套，可增加與虛擬世界復雜數(shù)據(jù)交互作用的真實感，使人機交流更加自然、有效。這在機器人遙操作或虛擬設計及裝配等方面應用中，是滿足精度要求的。這要求第一級控制器對碰撞檢測和反饋力的計算要迅速、和第二級控制器之間的通訊要有一定的帶寬。3． 機械結(jié)構(gòu)設計的要求 首先，設備的機械結(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。根據(jù)以上的要求，比較理想的機械結(jié)構(gòu)有兩種：直角坐標式和水平多關(guān)節(jié)式。這種方法比較方便，但是價格高，而且需要電機平衡其重量，增加了電機的負擔。由4)式可知，平行于平行機構(gòu)的力所引起的機構(gòu)形變非常小，相對于垂直于平行機構(gòu)的力來說可以忽略不計，垂直力可以由(2)式直接計算。這需要良好的控制算法去彌補?？梢姟爸黝}餐廳”的市場前景，發(fā)展空間無法估量。每一個包件都可以設計一個獨特的主題。實現(xiàn)童年的夢想。自由飛行是人類永恒的夢想，虛擬現(xiàn)實技術(shù)要取得市場的突破口，從虛擬飛行入手是最為合適的。Futaba四通道遙控器搭載重量：約830g攝像設備：彩色針孔攝像機傳輸設備:\接收機發(fā)射功率:500mW電源:700mAh鎳氫AAA充電電池20節(jié)(共發(fā)射機)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。“亞瑪遜火焰串燒”神秘的原始氣息來自南美洲茂密的原始森林，隱居在印第安人部落的主廚在當?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。（二） 主題餐廳的特色及服務功能顧名思義，“世界風光主題餐廳”是以世界各國的風景名勝為主題的餐廳。“主題餐廳”正是近幾年在美國出現(xiàn)的新型體驗經(jīng)濟產(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)。另外由于設備所模擬的反饋力比較小，與機械結(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)的設計提出更高的要求。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變率很小，不能直接貼片。 位置傳感器的選擇比較多，其中比較常用的是兩種編碼器：電磁編碼器和光學編碼器。同理，設備要有半徑70cm的半球自由運動空間。實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)和控制算法能夠達到理想的硬度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)計算出反饋力，將反饋力矢量下傳至嵌入式系統(tǒng)，由嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)該矢量力。176。　　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)了相應的圖形仿真軟件，建立手的實體模型。設計使一個電位計位于手背關(guān)節(jié)后(G點)，檢測手指的擺動，檢測分析如下(參見圖5)。同時，為了使數(shù)據(jù)手套的操作符合人的習慣，希望關(guān)節(jié)之間運動解耦且傳感信息與手指關(guān)節(jié)運動成線性關(guān)系。大拇指有5自由度。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。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。另一個麻煩是，放大率太大時會使我們看清LCD的單個象元?，F(xiàn)在不能簡單地把顯示屏相互盡可能靠近地放置，并僅用棱鏡實現(xiàn)視線偏折。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正對象。自由曲面 棱鏡所構(gòu)成的內(nèi)面鏡光學可取出偏心時的光路，形成低收差之光學系統(tǒng)。由于此類光學是由反射面所構(gòu)成，因此即使很小的面曲率亦可獲得同等折射力。頭盔顯示器與目前流行的游戲機在視景方面最大的不同是：后者多為卡通式動畫，缺乏真實感，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，還要使用拍攝的自然景觀，兩者合成在一起。因為觸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。虛物實化通過各種計算和仿真技術(shù)使計算機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。當人們需要構(gòu)造當前不存在的環(huán)境、人類不可能到達的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實環(huán)境時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是必不可少的。 工程很大程度上依賴于圖形工具，以便直觀地顯示各種產(chǎn)品，目前CAD/CAM已經(jīng)成為機械、建筑 等領(lǐng)域必不可少的軟件工具。徹底打破空間、時間的限制利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以徹底打破空間的限制。三是實施諸軍兵種聯(lián)合演習，建立一個“虛擬戰(zhàn)場”，使參戰(zhàn)雙方同處其中，根據(jù)虛擬環(huán)境中的各種情況及其變化，“調(diào)兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習。正在計劃推出新型輕量顯示頭盔和功能強大的圖形引擎 （graphics engine）。HIT將VR研究引入了教育、設計、娛樂和制造領(lǐng)域。二． 虛擬現(xiàn)實在國內(nèi)外的發(fā)展概況1．美國的研究狀況美國是VR技術(shù)的發(fā)源地。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。如果真正實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實，那么對整個人類的生活與發(fā)展將會發(fā)生很大的變革。這種交互性粗看只是一個技術(shù)上的變化，但它出現(xiàn)以后，“以計算機為主體”的看法逐漸被人們所拋棄，大多數(shù)人開始接受“人是信息環(huán)境的主體”這一思想。由于這種系統(tǒng)可以將使用者的視覺、聽覺與外界隔離，因此，用戶可排除外界干擾，全身心地投入到虛擬現(xiàn)實中去。他們大量運用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)。NEC公司計算機和通信分部中的系統(tǒng)研究實驗室開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，它能讓操作者都使用“代用手”去處理三維CAD中的形體模型，該系統(tǒng)通過VPL公司的數(shù)據(jù)手套把對模型的處理與操作者手的運動聯(lián)系起來。 在緊跟國際新技術(shù)的同時，國內(nèi)一些重點院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。虛擬歷史人物可以用VR系統(tǒng)塑造偉人、名人、教師、學生、醫(yī)生等各種人物形象，創(chuàng)設一個人性化的學習環(huán)境，使遠教學生能夠在自然、親切的氣氛中進行學習。在不動產(chǎn)、移動不便大型貴重產(chǎn)品的業(yè)務推廣與銷售，它可使得客戶在購買前先看產(chǎn)品的外貌與內(nèi)在，甚至于在虛擬世界中使用這產(chǎn)品，對房屋、土地、鍋爐、大型機具、家具、醫(yī)療材、健身器材、設計公司等方面都很有幫助。2）從現(xiàn)實應用角度來分析，虛擬現(xiàn)實（VR）的生動性和交互性是文字信息所無法比擬的，而推出這一產(chǎn)品的公司就是擁有了一家電視臺，它的媒體價值是無法估量的。只有個別的代理商從國外進口一些不成套的產(chǎn)品，如三D目鏡等。售價：750美元VR4 diagonal Active Matrix Liquid Crystal Displays Resolution per eye: 170,660 color elements (742 x 230) equivalent to 56,887 triads 。ll be missing is the smell of burning rubber and racing fuel. 售價：$Ramp。具體而言，小型顯示器所發(fā)射的光線經(jīng)過凸透鏡使影像因折射產(chǎn)生類似遠方效果。偏心 回轉(zhuǎn)對稱光軸光學中若發(fā)生偏心便會產(chǎn)生單邊光暈，不論如何調(diào)整Lens光軸都無法得到有效改善，對光學而言偏心乃是最大忌諱。換言之YZ面必需是對稱面的面對稱。2．選擇合適的光學系統(tǒng)在確定液晶顯示器之后，就該開始光學系統(tǒng)的設計了。然后就需要找到呷塊合適的棱鏡，它的角度盡可能接近上述測量角，而且必須正好等于或是大于測量角?？蛇x用高檔工程塑料或鋁合金做框架（因為有些部件用電，所以采用金屬框時一定要當心）。通常配重的最佳位置是外殼后部證對顯示器的地方。圖8．28是整個顯示盒的切面圖。②PIP關(guān)節(jié)的彎曲約束，即DIP的運動都要引起PIP關(guān)節(jié)的運動。1）單自由度機構(gòu)檢測原理分析　　單自由度機構(gòu)安裝在手指末端(DIP)和中間關(guān)節(jié)(PIP)，機構(gòu)簡圖見圖3。由于檢測擺動的電位計與所測關(guān)節(jié)不同軸，造成這2自由度的運動耦合。3．試驗數(shù)據(jù)表中列出了標定試驗的一些檢測數(shù)據(jù)，其中平均差值為差值欄的平均值；某兩次張(或握)手時檢測值的差稱為漂移。另外根據(jù)試驗分析，引起上述漂移的主要以下3個因素：機械零件之間裝配間隙及運動回差；支座與手指之間相對滑移；手指復位的準確性。2． 力反饋設備的運作狀況 在模擬觸覺的過程中，設備的運作可以分為以下兩種情況：1）用戶在虛擬空間中任意移動，沒有接觸虛擬物體。因此機械結(jié)構(gòu)要達到盡量大的硬度，減小設備的質(zhì)量和摩擦力，并且重心盡量接近基座。這兩種形式的機械結(jié)構(gòu)都不需要平衡水平方向上的機械部件的重力。另外一種方案是把傳感器安裝在機械設備上，例如把電阻應變片貼在機械設備上組成電壓橋，通過測量電路讀出應變量從而計算出力的大小。以圖2為機械結(jié)構(gòu)的設備能達到三個自由度的位置測量和力反饋。在完成小型力反饋設備后，作者將繼續(xù)研究中型的力反饋設備。廣州，素來以美食著稱。1）世界名勝主題：吃出身臨其境 以世界各國的風景名勝和風土人情及原始森林動植物等為主題的專題投影是餐廳最大的賣點。廣告主題：“自由飛行的體驗您有嗎？（一）項目背景美國《時代》雜志稱，2015年前后發(fā)達國家將進入休閑娛樂時代，“休閑娛樂在美國國民生產(chǎn)總值中將占有一半份額”，《時代》稱，新技術(shù)的發(fā)展趨勢將使數(shù)字娛樂超越傳統(tǒng)娛樂方式。因為它只要把頭盔顯示器、力反饋裝置與傳統(tǒng)的遙控飛行器組合起來就可以了。這一套設備發(fā)射部分大約430克，5V供電的CCD彩色針孔攝像頭，10節(jié)AAA規(guī)格的700mAh鎳氫電池組，電源開關(guān)和充電口，大約在300克多一點。”模擬游戲的發(fā)展很快，模擬的各種事物也日益增多。4）創(chuàng)新主題：挖掘各國美食組合不斷挖掘創(chuàng)新世界各國的“美食文化”是“世界風景”經(jīng)營上的又一大特點。相信更是人們樂意接受的好事。而“體驗經(jīng)濟”在歐美發(fā)達國家已初現(xiàn)端倪，并越來越多地成為媒體和網(wǎng)絡上的熱門話題。人的觸覺對動態(tài)物體的感覺比視覺靈敏，這要求設備要有比視覺高得多的侍服頻率。在垂直方向上，桿件受到垂直方向拉伸的力，應變率(4)(5) 其中9為桿件末端受到的力； S為桿件的截面積。例如要求設備的位置精度為0．5mm，根據(jù)經(jīng)驗估算，設備的分辨率最好小于0．1mm。考慮手腕在不同方向上的可達范圍不一樣，這個空間可以定為16cm*l2cm*12cm； 2)在中型的力反饋設備中，要使小臂自由運動而無阻礙，一般需要80cm*50cm*80cm的空間； 3)一般來說，人的臂長為60—70cm。 評價虛擬現(xiàn)實力反饋設備的一個重要標準是硬的虛擬物體必須感覺到堅硬。這些參數(shù)將上傳到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)?！?76。仿真前必須先進行數(shù)據(jù)手套的標定，統(tǒng)計操作者的手部信息，提供仿真時使用。對手指運動分析可知，指跟處可以擺動(外展、內(nèi)收)和轉(zhuǎn)動，即有2自由度；對機構(gòu)自由度分析可知，該機構(gòu)具有2自由度。③手套同手之間會發(fā)生滑移，影響精度。中間關(guān)節(jié)(PIP)和末端關(guān)節(jié)(DIP)只有1自由度。下一步是把帽圈的頂部固定到塑料框內(nèi)側(cè)頂部，如圖8．26所示。我們需要確定的是當同時注視顯示屏上的兩幅圖象時，它們是否會融合為一幅圖象。而且還必須買幾套光學系統(tǒng)來做實驗，進一步增大了頭盔顯示器的造價。我們準備甩棱鏡來使從液晶顯示展出射—的光線偏折，從而使光線能以合適的角度人射到眼睛中。收差補正 如上所述由于無法求得近軸量，因此依式以像高作為補正對象再配合焦距計算。偏心棱鏡乃是刻意使光學面偏離光軸（簡稱離軸），傾斜結(jié)構(gòu)可使光路在無任何衰減情況下折疊，此外各面相互保持一定間隔，因此各光學面的折射力可大幅降低。要注意的是，該光學面的光軸必須是直線狀。（一）娛樂型頭盔顯示器實現(xiàn)方案對娛樂型頭盔顯示器的主要功能要求：（1） 較高的逼真度（沉浸感）；（2） 三維成像；（3） 價格較低。 與視覺和聲音反饋相比，觸摸反饋分析比較復雜。實物虛化是將現(xiàn)實世界的多維信息通過力、觸覺、聲音、熱等傳感器將光電能量轉(zhuǎn)換映射到計算機的數(shù)字空間生成相應的虛擬世界。不過在廣東的各大電器城的貨架上只見SONY的PLM5而暫時還不見TAKA 的Dynovisor的影蹤。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠在計算機中構(gòu)造出一個形象逼真的模型，人與該模型可以進行交互操作，并產(chǎn)生與現(xiàn)實世界中相同的反饋信息，使人們得到與在現(xiàn)實世界中同樣的感受。例如，虛擬的化學實驗，可以避免化學反應所產(chǎn)生的燃燒、爆炸所帶來的危險；虛擬的外科手術(shù)，可避免由于學生操作失誤，而造成“病人”死亡的醫(yī)療事故；虛擬的飛機駕駛教學系統(tǒng)，可免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。如美空軍用虛擬現(xiàn)實技術(shù)研制的飛行訓練模擬器，能產(chǎn)生視覺控制，能處理三維實時交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現(xiàn)實中飛機以外的各種情況，如氣球的威脅、導彈的發(fā)射軌跡等。正在開發(fā)一系列VR產(chǎn)品,主要是娛樂業(yè)方面的。 華盛頓大學華盛頓技術(shù)中心的人機界面技術(shù)實驗室（HIT Lab）在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時也在進行感覺、知覺、認知和運動控制能力的研究。 這三個“I”是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三個基本特征,其中人的感受在整個系統(tǒng)中是最重要的，強調(diào)了人在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的主導作用。3．多感知性。虛擬現(xiàn)實是一個在當今國際上倍受關(guān)注的課題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個基本特征：1．沉浸性。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是用戶可完全沉浸到虛擬世界中去，缺點是系統(tǒng)設備價格昂貴，難以普及推廣。NASA完成的一項著名的工作是對哈勃太空望遠鏡的仿真。日本國際工業(yè)和商業(yè)部的工業(yè)科學和技術(shù)代辦處經(jīng)營的產(chǎn)品科學研究院開發(fā)了