[发明专利]基于力触觉交互的拱梁弹簧形变模型的建模方法

摘要

本发明公开了一种基于力触觉交互的拱梁弹簧形变模型的建模方法，首先对虚拟场景进行初始化；然后进行位置检测，当虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面时，在给定虚拟接触压力F的作用下，利用拱梁弹簧形变模型来填充虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部；接着，利用拱梁弹簧形变模型计算虚拟柔性体局部区域变形量；最后根据计算出的虚拟柔性体表面的形变刷新图形，并反馈输出力触觉信息。本发明变形计算速度快，计算量少，且通过改变建模方法中相应的参数，就可对不同的柔性体进行变形仿真，建模方法适用性广。

主权项

1.基于力触觉交互的拱梁弹簧形变模型的建模方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1)，对虚拟场景进行初始化；步骤2)，位置检测，当虚拟物品碰撞到虚拟柔性体表面时，在给定虚拟接触压力F的作用下，利用拱梁弹簧形变模型来填充虚拟物品与虚拟柔性体交互的局部区域内部；所述拱梁弹簧形变模型包含N层拱梁结构和N‑1层弹簧结构，N为大于等于2的自然数，其中：第一层拱梁结构包含1个受力不发生形变且左右对称的刚性拱梁，且该刚性拱梁的顶点悬挂在虚拟物品和虚拟柔性体表面的碰撞点；对于每一个大于等于2且小于等于N的自然数i，第i层拱梁结构包含i个受力不发生形变且左右对称的刚性拱梁，该i个刚性拱梁的底端依次相连形成波浪线，具有i个顶端和i+1个底端；第i‑1层弹簧结构包含i个弹簧，一一对应垂直设置在第i‑1层拱梁结构的i个底端和第i层拱梁结构的i个顶端之间；第i‑1层弹簧结构中第一个弹簧的弹性系数ki‑1,1和第一层弹簧结构中弹簧的弹性系数k1,1满足下面公式：第i‑1层弹簧结构中第j个弹簧的弹性系数与该层第一个弹簧的弹性系数之间满足如下关系式：其中，j为大于等于2小于等于i的自然数；步骤3)，利用拱梁弹簧形变模型计算虚拟柔性体局部区域变形量；步骤3.1)，计算每一层拱梁结构中受力最大的刚性拱梁所受的分力值：步骤3.2)，依次将每一层拱梁结构中受力最大的刚性拱梁的所受的分力值和预设的力量阈值f进行比较，直至第M层拱梁结构中受力最大的刚性拱梁的所受的分力值小于预设的力量阈值f，M为大于等于1小于等于N的自然数；步骤3.3)，依次计算第一层弹簧结构到第M‑1层弹簧结构的形变；步骤3.4)，将第一层弹簧结构到第M‑1层弹簧结构的形变进行累加，得到虚拟柔性体表面的形变；步骤4)，根据计算出的虚拟柔性体表面的形变刷新图形。