[发明专利]虚拟仿真中改进的蜂窝状柔性绳索真实度的方法

说明书

虚拟仿真中改进的蜂窝状柔性绳索真实度的方法，其特征在于，包括步骤：1)通过若干六边形立柱包围形式建立成柔性绳索的蜂窝状质点‑弹簧模型；2)基于蜂窝状质点‑弹簧模型柔性绳索建模，将柔性绳索质量均匀分布在质点上，质点与质点间用多种弹簧连接，对不同类型的弹簧设置不同的弹性系数和阻尼系数，从而模拟绳索内部不同方向作用力；本发明在每隔一层质点层之间的中心质点之间添加一根限制弯曲弹簧以限制相邻质点层之间弯曲180度的不正常现象，提高了模型的准确性和仿真真实感。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真系统的处理，尤其涉及一种虚拟仿真中改进的蜂窝状柔性绳索真实度的方法。

背景技术

虚拟仿真：仿真技术，或称为模拟技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。

虚拟仿真系统中有关吊索或缆绳均属于线性柔性物体仿真，现有针对柔性绳索的研究成果存在实时性和逼真度较差的问题，其中较为切合柔性绳索物理特性的模型为蜂窝状结构模型，模拟效果较为逼真，但各质点层之间的弯曲度未能得到有效限制，容易出现两质点层弯曲180现象，针对这一问题，本发明对其模型进行改进，提高模型的物理真实度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟仿真中改进的蜂窝状柔性绳索真实度的方法，在每隔一层质点层之间的中心质点之间添加一根限制弯曲弹簧以限制相邻质点层之间弯曲180度的不正常现象，提高了模型的准确性和仿真真实感。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟仿真中改进的蜂窝状柔性绳索真实度的方法，其特征在于，包括步骤：

1)通过若干六边形立柱包围形式建立成柔性绳索的蜂窝状质点-弹簧模型；

2)基于蜂窝状质点-弹簧模型柔性绳索建模，将柔性绳索质量均匀分布在质点上，质点与质点间用多种弹簧连接，对不同类型的弹簧设置不同的弹性系数和阻尼系数，从而模拟绳索内部不同方向作用力；

3)在每隔一层质点层之间的中心质点之间添加一根限制弯曲弹簧。

优先地，多种弹簧包括结构弹簧、拉伸弹簧、扭结弹簧和弯曲弹簧。

本发明在每隔一层质点层之间的中心质点之间添加一根限制弯曲弹簧以限制相邻质点层之间弯曲180度的不正常现象，提高了模型的准确性和仿真真实感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是蜂窝状绳索模型轴向结构图；

图2是蜂窝状绳索模型质点层径向结构图；

图3是改进的蜂窝状柔性绳索模型结构图；

图4简化的质点-弹簧连接模型。

具体实施方式