邱世广，周德吉，范秀敏，2，武殿梁，2

（1．上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240；2．上海市网络化制造与企业信息化重点实验室，上海 200030）

0 引言

随着计算机技术的不断发展，国内外学者对基于虚拟现实（Virtual Reality，VR）的虚拟装配和虚拟维修技术进行了大量研究［1－2］，并构建了相应的虚拟操作仿真环境，其中虚拟人贯穿于整个装配和维修仿真过程，是虚拟环境中的核心要素。目前虚拟仿真环境中的虚拟人主要有两种控制方式：①完全通过人体模型的控制算法来驱动模型；②引入VR外设来控制人体模型动作，即“人在回路”的仿真方式。“人在回路”的仿真方式是通过真实人体运动捕获交互驱动虚拟人，具有很强的真实感，其细节逼真突出，是交互仿真中最常用、最有效的方式。

基于运动捕获的虚拟人驱动技术较早应用于游戏、动漫和影视等虚拟环境中，强调虚拟人逼真的行为模型，如交谈时的神态、动作等。此类虚拟环境中虚拟人运动的生成，主要是基于运动捕捉数据库，采用离线编辑和运动合成的手段，剔除运动噪声，合成所需的动作片段［3］。其主要特点是：运动捕捉过程中无交互行为，仅是仿真人体的某种动作，如跑步、跳舞等；运动捕捉数据采用离线处理的方式进行编辑与合成；与虚拟模型之间的交互行为由动画师在后期制作过程中设计添加［4］。虚拟仿真环境中通过运动捕获数据来驱动虚拟人进行产品装配和拆卸仿真，是一种真实操作者控制虚拟人与虚拟模型进行实时交互的行为，如抓取工具、拧紧螺丝等操作，需要虚拟人与工具、零件之间进行碰撞检测、间隙测量和约束导航等在线计算；……