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虚拟现实技术与动作捕捉系统在航空航天业的应用

航天行业是一个以现代科学为基础的高新技术产业,是知识和技术的集合体,包括机、电、光、液综合能力的精密机械加工工业,是国民经济和国防建设的重要组成部分。

随着科学技术与人类知识储备的不提升,如今整体技术要求已由既往精密技术向超精密技术方向转化,对各方面的技术要求,也提出了更高的标准。目前我国航天事业与世界航天事业之间尚存一定差距,但由于该行业的特殊性,所有新方案、新设计、新技术的验证,都需要我们自行探索、验证,并解决,因此便会面临着艰巨的考验,每一次测试和验证,都需要巨大的时间、人力、资源的付出。因此便需要一个平台,能够支撑新技术、新方案验证的同时,最大限度的节省时间、人力、资源的消耗。


基于以上需求以及当前虚拟现实技术的逐渐成熟、稳定,航天某所单位建立了一套《总装流程仿真系统》,通过虚拟现实的手段,在航天器模型数据设计完成后,直接以1:1真实比例对其进行评审,并结合ART动作捕捉设备以及Haption力反馈设备,由真人实时驱动虚拟人,在虚拟场景中提前对飞行器的零配件进行虚拟装配验证。

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表1 设备列表

序号

类型

名称

用途

1

硬件

VR一体机(图形工作站、立体投影机、背投幕)

用于将画面以立体的方式呈现在用户面前

2

立体眼镜及发射器

用于观看投影幕上的立体画面

3

ART动捕摄像头

用于获取人体数据,并传输给人机软件

4

ART半身动捕套件

用于实时确定人体上半身动作姿态

5

力反馈机械臂

用于实时关联驱动虚拟物体的角度与位置,当某方向发生碰撞时,机械臂与虚拟物体停止在此方向上的移动。

6

软件

TechViz

用于将CATIA、UG、Creo等工程模型数据,直接发布成立体图像

7


其他

交换机、显示器等辅助通讯、显示设备

 

应用价值

  •  缩短了验证周期

  •  减少了迭代次数

  •  降低了验证环境要求

  •  节省了资金、时间的投入

  •  节约了资源

  •  保障了人员安全

  • 提高了我国航天业技术能力