«Г.В. АЛФЕРОВ, Ф.М. КУЛАКОВ, А.И. НЕЧАЕВ, С.Э. ЧЕРНАКОВА ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В МЕХАТРОНИКЕ И РОБОТОТЕХНИКЕ Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2007 2 УДК 517.9+519.8 М34 Р е ц е н з е н ...»

§2.3 Реализация реалистичного визуального восприятия виртуального объекта................ §2.4 Прототип экспериментального комплекса для проверки предложенной технологии погружения виртуального объекта в реальный мир

ГЛАВА 3 Основы теории кинестетического взаимодействия человека с мехатронной системой

§3.1 Реализация кинестетического восприятия виртуального объекта

§3.2 Имитация тактильно-силового взаимодействия рук человека с виртуальным телом.. §3.3 Имитация силового взаимодействия с виртуальным манипулятором

§3.4 Выявление столкновений виртуального манипулятора с внешней средой.................. §3.5 Вычисление ожидаемых величин силовых взаимодействий манипулятора с внешней средой

§3.6 Формирование управлений приводами задающей руки виртуального манипулятора §4.1 Методы восстановления изображений внешней среды

§4.3 Сжатие и кодирование изображения трехмерных объектов

§4.4 Системы трехмерной визуализации для телеуправления

ГЛАВА 5 Интеллектуальный человеко-машинный интерфейс для обучения мехатронных систем

§5.1 Использование традиционных манипуляторов для телеуправления и обучения мехатронных систем

§5.2 Принцип действия прототипа HTS

§5.3 Обучение естественными движениями руки оператора

§5.4 Использование методов управления взглядом

§5.5 Современная концепция обучения мехатронных систем

§5.6 Использование виртуальной модели манипулятора при обучении

§5.7 Осмотр сцены посредством движения руки с телекамерой в браслете

§5.8 Технология “виртуального наблюдателя” для телемедицины

ГЛАВА 6 Математическое моделирование и алгоритмы обучения и управления с использованием виртуальных моделей

§6.1 Обобщенная фрейм-структурированная модель внешней среды

§6.2 Некоторые свойства фрейм-структурированной модели

§6.3 Описание языка фрейм-структурированной модели

§6.4 Модель внешней среды для обучения движениям мехатронной системы

§6.5 Исследование новых методов моделирования движений

§6.6 Алгоритм обучения методом показа для робота-манипулятора

§6.7 Алгоритм воспроизведения движения после обучения показом

§6.8 Использование модели движения для проверки результатов обучения

§6.9 Преимущества метода обучения показом

§6.10 Моделирование обучения движениям среди объектов ВС

§6.11 Процесс обучения показом движений с коррекцией

§6.12 Решение навигационной задачи при обучении ИМС

§6.13 Обучение движению взятия предметов

§6.14 Воспроизведение движения в реальной ВС после обучения показом

ГЛАВА 7 Перспективы развития информационных систем телеуправления.......... §7.1 Дистанционное управление на основе использования информации о положении головы и направления взгляда человека-оператора

§7.2 Обзор систем слежения за пространственным положением головы оператора........ §7.3 Телевизионные методы слежения за головой человека-оператора

§7.4 Системы слежения за движениями глаз оператора

§7.5 Дифференциальный оптический метод построения ETS

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Приложение к Инновационному образовательному проекту №15

Средства обеспечения освоения дисциплины

Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Требования к уровню освоения содержания дисциплины 1). Четкое понимание терминологии и основных положений теории построения информационных систем виртуальной реальности в задачах телеуправления мехатронными и робототехническими системами, в том числе при взаимодействии с объектами внешней среды.

2). Ясное представление об информационном взаимодействии человека-оператора с системой телеуправления различными мехатронными, робототехническими и другими динамическими объектами, знание сенсорно-моторных характеристик человека.

3). Основные навыки математического моделирования и разработки алгоритмов для управления виртуальными компьютерными объектами в режиме реального времени, сведения о различных компьютерных методах визуализации и построения моделей.

4). Сведения о методах построения и оценки эффективности информационных систем телеуправления мехатронными, робототехническими и другими объектами, знание нескольких примеров структурных схем и сравнительных характеристик систем.

5). Знание перспективных информационных методов обучения и воспроизведения движений многокомпонентными (многозвенными) мехатронными системами с использованием ИЧМИ, понятие о мультимодальном ИЧМИ.

6). Практические навыки проведения эксперимента и исследований в натурных (стендовых) условиях, в том числе при отработке процессов телеуправления с использованием локальных вычислительных сетей, сети Интернет и радиоканалов связи.

7). Общее представление о современных направлениях развития систем телеуправления и обучения интеллектуальных автономных мехатронных систем различного назначения, перспективные медицинские, космические и ассистивные мехатронные системы.

телеуправления мехатронных систем оператора с мехатронной системой телеуправления обучения мехатронных систем управления виртуальными моделями телеуправления с использованием технологии виртуальной реальности телеуправления Вычислительные средства обеспечения освоения дисциплины 1). ЭВМ типа Pentium-4, 2-3G, 1G RAM, ………..………………………………..… 10 шт.

2). ЭВМ типа note-book …………..………………………………………..………… 2 шт.

3). ЭВМ сервера …………………………………………...…………………….…… 1 шт.

4). Цифровой проектор типа EPSON ……...…………………………….………… 3 шт.

5). Лазерный принтер типа HP1220 ……………….…………………………….… 2 шт.

6). Цветной лазерный принтер типа OKI-3200 ……….…………………………. 1 шт.

7). Цветной сканер типа EPSON ………………………..…………………….…… 1 шт.

Материально-техническое обеспечение дисциплины 6). Видеомониторы …………………………………………………………………... 4 шт.

12). Вольтметры универсальные ……………

13). Тестер (прибор комбинированный) ……………

1). Инновационная технология наглядной трехмерной визуализации, существенно повышает эффективность восприятия учебного материала, сокращает сроки и затраты на обучение, основана на использовании новейших разработок стерео-проекционных систем и стерео-дисплеев.

2). Организация индивидуальных "виртуальных рабочих мест" студентов для дистанционного управления с визуальной и тактильно-силомоментной имитацией взаимодействия роботов-манипуляторов, мехатронных систем и других динамических управляемых объектов в удаленной внешней среде позволяет в эксперименте лично освоить методики и проявить свои знания.

3). Использование инновационной технологии обучения движениям с использованием мультимодального человеко-машинного интерфейса обеспечивает изучение перспективных методов и бионических принципов для различных мехатронных систем, в том числе медицинского назначения.

Специализированное программное обеспечение 1. Программное обеспечение супервизорного управления роботом-манипулятором;

2. Программное обеспечение тактильного и силомоментного взаимодействия с объектами внешней среды и человеком-оператором;

3. Программное обеспечение трехмерного отображения виртуальных объектов, «погруженных» в реальный мир;

4. Программное обеспечение обучения и управления роботов методом показа движений человеком-оператором.

к Инновационному образовательному проекту №