车辆虚拟仿真试验软硬件系统与方法研究

随着计算机虚拟现实技术的发展和应用,车辆试验领域也出现了用虚拟仿真试验代替实车实地试验的传统模式的新突破。文章介绍了车辆虚拟仿真试验的概念及特点,并对车辆虚拟仿真试验系统的软硬件设计进行了分析与探讨,旨在为车辆虚拟仿真试验系统的研究与开发提供实践依据。     

车辆虚拟试验系统的实现

论述了基于虚拟现实技术的汽车虚拟试验系统，利用ADAMS动力学软件获取的动力学分析数据来驱动虚拟场景中的试验车辆，同时配合虚拟仪表准确动态显示车辆的运动状态参数，实现车辆的虚拟试验过程仿真。用户可操纵鼠标、键盘与虚拟场景进行交互作用。     

基于虚拟技术的车辆操纵稳定性评价系统

把虚拟样机技术与虚拟现实技术应用到车辆的操纵稳定性研究中，设计了车辆操纵稳定性虚拟试验研究平台，把车辆的建模、仿真分析、虚拟再现、评价集成在一起，并以车辆的单移线试验为例阐述了评价系统的实现。结果证明，配合虚拟仪表以及虚拟环境，虚拟试验突破了原有仿真曲线等评价的不足，通过立体视觉设备，人可以沉浸到环境中，以闭环的方式体验车辆的性能。     

履带车辆转向性能计算机仿真研究概况

履带车辆的转向性能是整车性能的重要评价指标，计算机仿真是研究转向性能的有效手段之一。首先分析了履带车辆转向性能的影响因素，然后从履带与地面的相互运动关系、转向阻力、仿真性能等方面对履带车辆转向性能仿真研究的现状进行综述。在此基础上，提出了履带车辆液压机械差速转向系统参数匹配、转向期间换挡规律、平稳转向性能、性能仿真模型、转向控制理论以及驾驶的遥控化与行驶自主化等履带车辆转向的研究思路。     

路虎采用VR技术提高汽车布局及外观设计效率

英国捷豹路虎集团旗下的路虎公司宣布．在车辆开发中利用三维VR（虚拟现实）图像系统生成的数字样车．提高了车辆布局及外观设计的效率。该公司使用2008年就制成的这一系统，以“Range Rover Evoque”为例进行了功能演示。     

多轴越野车辆油气悬架系统参数仿真

建立了多轴越野车辆的平面力学模型,对其参数进行了计算机仿真,仿真参数包括悬架弹簧变刚度和变阻尼,分析涉及的车辆模型有弹簧悬置的车体和4个车桥.研究了车辆系统的6个自由度的运动方程及动态特性.分析了车辆在粗糙路面上的油气弹簧刚度和阻尼特性的非线性变化规律,获得了多轴车辆悬架系统在路面激励下的响应特性,提出提高车辆平顺性的途径.     

采摘机器人作业行为虚拟仿真与样机试验

为开展采摘机器人智能防碰损作业行为及规划算法的仿真试验与验证,设计了一种基于虚拟现实的采摘机器人仿真试验系统。以葡萄采摘机器人为对象,先构建虚拟现实环境下采摘机器人及其作业场景模型,用于模拟设施果园试验环境;然后对虚拟采摘机器人进行运动学建模,运用D-H参数法解算机械臂运动学正解和逆解;再依据葡萄串形状等特性设计一种夹-托-剪式的采摘机器人末端执行器及其采摘过程控制模型;建立机械臂末端连杆与执行器之间的空间位姿变换关系,并对机械臂运动进行轨迹规划;设计并定义仿真系统各模块间的数据接口,最终基于虚拟现实平台EON开发出采摘机器人虚拟仿真系统。基于该系统进行18次葡萄防碰损采摘路径规划及夹剪行为试验,成功率达88.89%;将相关算法移植到物理样机进行43次室内试验,成功率为86.05%。结果表明,开发的仿真系统可为采摘机器人智能行为算法的测试及改进提供虚拟试验平台。     

车辆多体动力学模型的动态仿真

利用多体动力学分析软件对某国产轿车的动力学特性进行仿真。首先建立了包含前后悬架系统、转向系统以及轮胎的整车模型，并时与整车性能影响最大的悬架系统进行模拟测试和优化修改，从而提高车辆的操作稳定性和平顺性。最后用频率正弦扫描的方法测试了整车模型的动力学特性。仿真结果显示，该车辆模型具有转向不足的特性，同时平顺性能也比较理想。用频率扫描仿真方法可以简单快速地获得车辆的整体模态特性．避免了随机振动分析方法要考虑随机振动信号的不确定性，为分析车辆动态特性提供了一种快速便捷的方法。     

基于ADAMS／MATLAB的车辆转向操控系统仿真研究

车辆转向系统的功用是改变和控制车辆的行驶方向。转向性能作为整车性能评价的重要方面,不仅直接反映了车辆的行驶机动性和准确性,而且也影响着车辆的稳定性和作业效率。虚拟样机技术根据车辆转向系统的实际运动进行仿真,能够方便地进行改进和优化,从而节约时间和费用,实现高质量、快速度、低成本的设计。     

汽车五自由度4WS模型的建立与仿真分析比较

对四轮转向系统建立一个五自由度车辆非线性动力学模型,并进行仿真分析,与现有的4W S模型进行比较,以证明其能更好地反映车辆实际的动力学响应。用"牛顿力学"理论来建立平衡方程,物理运动分析也较为完善,并进行了精确的仿真,对建立汽车四轮转向模型来说无疑是一个突破,不仅能对汽车各个方向的运动建立严密的平衡方程式,仿真结果也更为准确,有利于更进一步地对汽车动力学运动进行分析。     

汽车驾驶模拟系统的研究与进展

汽车驾驶模拟器将虚拟现实技术应用于汽车虚拟驾驶系统中.实现汽车驾驶的虚拟训练,是一种安全、高效的训练手段.将驾驶模拟系统应用于新型汽车的数字化设计,直观地测试汽车动力学、运动学性能,便于参数修正,缩短开发周期.介绍了汽车驾驶模拟系统的种类、特点以及国内外研究情况.并讨论了汽车驾驶模拟系统的发展前景.     

基于虚拟仪器的车辆平顺性测量技术

介绍了虚拟仪器技术及其软件、硬件的特点,利用图形化虚拟仪器编程软件LabVIEW完成了车辆平顺性测试应用程序的设计,以某车辆为研究对象进行了平顺性道路试验,试验结果表明测试系统可较好地完成车辆平顺性的测试、分析。     

车辆导航立体视觉测量技术特征点匹配方法

车辆跟踪定位中的立体视觉算法,特征点匹配计算量大,误匹配概率高,实时性不强。对特征点匹配技术进行了研究,通过分析传统特征点提取方法的不足,提出了基于四边形约束的彩色标示特征点的匹配方法。试验表明,该方法匹配的准确率为100%,计算速度快、适应性强。     

农业机械机器视觉导航研究

针对农业机械机器视觉导航问题 ,根据系统辨识试验的结果和农业机械机器视觉导航的特点 ,采用MATLAB/Simulink与AMESim软件混合编程 ,建立了实际工况下的农业机械机器视觉导航系统的仿真模型 ,对不同初始状态和不同速度条件下的导航进行了研究 ,并由此建立了模糊控制器 ,最后通过实车试验验证了仿真结果。     

基于unity3d的交互式虚拟农业仿真平台研究

传统的农作物种植试验需要反复设计和改进,且受季节、农时和天气的限制,种植周期长、成本高。基于虚拟现实技术的农作物种植虚拟仿真平台能够缩短作物品种试验周期,降低成本,是实现农业生产现代化的关键。为此,重点研究了基于三网融合技术,以三维虚拟世界为载体,以农业仿真模型为科学计算依据,以任务驱动为特色的虚拟农业仿真平台架构,并基于unity3d实现了交互式虚拟农业仿真平台。     

基于双目立体视觉的植物三维重建系统

为推进农林业科技发展,将虚拟现实的三维重建技术进一步应用于农林业领域将受到更加广泛的关注。本文通过拍摄两幅不同视角的拟南芥图片来获得二维图像信息转换为三维信息,重建出三维模型,并建立人机交互系统。选择双目立体视觉系统来进行拍摄不同视角的拟南芥图片,采用相机标定参数对获取的图像进行畸变校正和极线校正,同时对图像进行图像分割。然后选择SURF特征检测算法和SIFT特征匹配算法进行特征检测匹配,将匹配后得到的拟南芥的二维数据转换为空间三维坐标,使用三角剖分算法和纹理映射方法得到了拟南芥三维逼真模型。最终得到了具有592个空间点的拟南芥的三维模型,并建立了基于机器视觉技术的模式植物虚拟生长模型的人机交互系统。通过对多盆拟南芥进行建模和参数验证,拟南芥叶片长度、宽度和茎秆长度的软件测量值与真实值之间的相关系数R 2分别为0.9404,0.974,0.9862,且软件测量值都在真实值的5%误差线范围以内。表明本文重建的拟南芥模型稳定性和可靠度都较高。     

交通仿真系统中碰撞检测技术研究

在虚拟环境中,碰撞检测及响应直接影响最终仿真的效果.为了使交通仿真系统有较高的真实性,必须处理好仿真系统申存在的碰撞问题.首先对碰撞响应技术进行了研究,然后根据交通系统的特点,深入分析了交通仿真系统中常见的几类碰撞问题,重点对车辆与物体的碰撞检测及响应、车辆与地形的碰撞检测及响应以及视线的碰撞检测及应用等三个方面的问题进行了讨论,最后提出了碰撞检测的简化包围盒算法及地形匹配算法,并建立了一套科学实用的仿真模型,为解决交通仿真系统中的碰撞问题提供理论依据.     

基于VB的数控加工图形仿真

数控加工前,需要对数控程序进行检查。若利用计算机技术对其进行模拟仿真可以获得与加工过程相似的真实感,直观地检查数控程序。为此,介绍了如何利用VisualBasic编程工具,模拟二维显示模式下数控车削加工环境的方法。归纳了开发动态图形仿真过程应解决的主要问题:NC代码编译器功能的设计思想;VB与NC加工程序的软件接口方法;虚拟车削刀具与虚拟工件动态图形处理。