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虚拟现实是最近二十几年才发展起来的前沿技术。它以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个虚拟的世界中,产生沉浸感。
运动仿真交互平台是虚拟现实技术和机电一体化相结合的一个典型应用。本课题根据具有视觉体验和身体感觉的运动仿真交互平台的需要,设计了一套系统控制流程和算法模型,并把这套模型用于自行车运动仿真平台系统,实现了人在虚拟环境中的漫游,让参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得如同在真实环境中骑车漫游的体验。
本文从以下几个部分描述了自行车运动仿真平台的实现方案:虚拟自行车系统的总体设计(包括系统功能及组成的分析,系统运行控制流程的设计);虚拟自行车系统的视觉互动设计(包括场景输入信号的接收和场景播放控制环节的设计);虚拟自行车系统控制的数学模型(对输入信号的运算处理并且产生输出信号的功能模块);虚拟自行车系统的体感互动设计(包括机电传感器信号的接收和机电反馈控制环节的设计);虚拟自行车系统的模块间的数据信息交换接口(包括机电传感器和数学模型、数学模型和机电执行机构的接口)等。
在完成上述研究工作的基础上,实施了系统的加工与调试,实现了设计思想,验证了系统功能,使系统的参与者得到接近实际的骑车漫游感觉。本系统作为互动展项在展览场馆中展出。