[发明专利]基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法

权利要求书

1.一种基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，输入模型信息，包括虚拟手网格模型以及对应的运动骨骼模型；

步骤2，由模型信息获取一次三维规则网格，并构建虚拟手耦合模型；

步骤3，驱动虚拟手耦合模型运动，利用碰撞检测算法实时检测虚拟手耦合模型中的柔体部分是否发生碰撞，在碰撞时记录碰撞过程中柔体部分的位移差以及碰撞完成时刻虚拟手耦合模型的姿态，根据位移差计算柔体部分的软硬度参数并进入步骤4；

步骤4，根据软硬度参数以及一次三维规则网格得到抓取稳定时的二次三维规则网格；

步骤5，通过自由变形算法将二次三维规则网格传递给处于碰撞完成时刻姿态的虚拟手耦合模型，即得到抓取稳定的虚拟手。

2.如权利要求1所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，所述一次三维规则网格通过对柔体部分进行光栅化处理得到，其中，柔体部分为虚拟手网格模型中手掌内侧手指部分。

3.如权利要求1所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，在步骤3中，通过双四元数来驱动虚拟手耦合模型运动。

4.如权利要求1所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，在步骤3中，碰撞过程中柔体部分的位移差计算方法为：

设碰撞发生时刻为t_k，碰撞完成时刻为t_d+t_k，则位移差Collision_moveoff计算公式为：

式中，v_i为t_d+t_k时刻第i个碰撞点的位置，v_i'为t_k时刻第i个碰撞点的位置。

5.如权利要求1所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，根据位移差计算柔体部分的软硬度参数的步骤如下：

（a）由位移差Collision_moveoff计算出碰撞力f_ext的大小，计算公式为：f_ext=μ*Collision_moveoff，其中μ由用户设定，取值范围为1.0至1.5；

（b）根据碰撞力f_ext以及碰撞点个数n，计算出平均碰撞力f_avg，计算公式为：favg=1nΣ|fext|;]]>

（c）根据平均碰撞力f_avg，计算出柔体部分的软硬度参数ω，计算公式为：ω=round（f_avg/f_max）+1，

式中，f_max为由用户设定的最大碰撞力，取值范围为40到60。

6.如权利要求1所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，在步骤4中，得到二次三维规则网格的步骤为：

步骤4-1，根据ω的值计算一次三维规则网格每个网格顶点的局部刚性区域；

步骤4-2，将局部刚性区域进行形状匹配，得到二次三维规则网格。

7.如权利要求6所述基于力觉计算的虚拟手稳定抓取方法，其特征在于，步骤4-1中，网格顶点的局部刚性区域的计算方法为：

将待计算的网格顶点作为起始网格顶点，由所述起始网格顶点出发，在不超过ω环邻域范围内所经过的所有网格顶点组成了所述起始网格顶点的ω环邻域集，该ω环邻域集为所述起始网格顶点的局部刚性区域。