针对当前基于VR的虚拟仿真系统存在的沉浸式交互体验感较差、物理效果较难模拟等问题,提出一种VR环境下基于物理属性的虚拟手自然交互方法。将虚拟物体物理属性与启发式交互方法相结合,避免了交互过程中虚拟手与虚拟物体相互穿透,实现了虚拟物体位姿随虚拟手接触点变化实时调整与自适应。最后,借助HTC VIVE虚拟现实套件以及Leap Motion体感控制器所搭建的沉浸式人机交互环境,对各类虚拟物体的交互操作进行实例验证并测试计算效率,验证了该方法的可行性。

针对目前虚拟现实技术在飞机装配中应用较少,建立了虚拟手的几何模型和运动模型,实现了虚拟手在飞机装配中的交互式应用。结合飞机装配中常用工种建立了位姿知识库,描述了常用工种的装配位姿内容,给出了知识表达的形式,将知识库运用到飞机装配手的位姿构建中。采用基于知识推理策略,实现了与目标工种相匹配的虚拟手位姿的快速推理。最后用实例证明了方法的可行性和精确性。