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公开(公告)号:CN106485028B
公开(公告)日:2019-11-22
申请号:CN201610954432.5
申请日:2016-11-03
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种支持实时按压的柔性体变形仿真建模方法,包括以下步骤:虚拟场景初始化;位置检测,当虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上的任意点时,给定虚拟接触压力作用;利用不同厚度的碟形弹簧叠合成组合弹簧虚拟模型来填充虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部;利用组合弹簧虚拟模型计算虚拟柔性体局部区域变形量;图形刷新,不断反馈输出力触觉信息,可以被用于虚拟人机交互的虚拟柔性体实时变形仿真过程中。该建模方法计算简单,能准确快速的计算变形量,实现对柔性体的实时变形仿真;反馈给操作者的力触觉信息真实,软组织形变逼真,人机交互过程自然。
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公开(公告)号:CN106295085A
公开(公告)日:2017-01-04
申请号:CN201610901965.7
申请日:2016-10-17
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
CPC classification number: G06F17/5009
Abstract: 本发明公开了柔性力触觉再现的叠合碟形弹簧虚拟模型的建模方法,其特征是当检测到虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面上的任意点时,在给定虚拟接触压力作用下,虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部填充叠合碟形弹簧虚拟模型,在交互过程中,输出反馈为采用叠合碟形弹簧虚拟模型计算出来的反应在压力作用下柔性体实时变形仿真的力触觉信息的信号;叠合碟形弹簧虚拟模型中每层的单片碟形弹簧变形量之和的叠加对外等效为柔性体表面的变形,每层的叠合碟形弹簧被压缩时消耗的压力之和等效为给定虚拟接触压力。本发明建模方法能实时逼真地模拟柔性体的变形过程,反馈的力触觉信息真实稳定,为虚拟手术仿真的实用化探索出一条可行的道路。
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公开(公告)号:CN103745058A
公开(公告)日:2014-04-23
申请号:CN201410009090.0
申请日:2014-01-09
Applicant: 南京信息工程大学
Abstract: 本发明公开了一种任意形状软组织表皮受拉力/变形的模拟方法,该方法以平行于软组织表皮所在平面轴方向取条直线,以平行轴方向取条直线,从而将任意形状的软组织表皮分割成一系列网格区域;在原点处施加轴方向上的拉力,使其产生位移形变量,采用微型圆柱紧密螺旋弹簧模型来表现软组织表皮上受力点位移形变量与方向上的所受拉力关系,通过实验获得关键点的位移形变量,由遗传算法优化神经网络训练数据库得到准确度较高的关键点位移形变量与平面原点处轴方向上的拉力,关键点到原点间距离之间关系函数,得到软组织表皮上任意点受力情况和位移形变量,进而更新软组织上受力后更加准确的网格模型,该模拟方法准确,快速,交互效果逼真。
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公开(公告)号:CN103699741A
公开(公告)日:2014-04-02
申请号:CN201310715091.2
申请日:2013-12-23
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明提出了一种增强模拟柔性体可旋转变形的发条弹簧模型,其特征是虚拟代理未碰撞到虚拟柔性体之前,仅反馈输出热噪声信号和1/f噪声信号两部分组成的增强噪声信号。而交互过程中,反馈输出符合人体对刺激反应规律的热噪声信号和1/f噪声信号,与采用可旋转变形的发条弹簧模型计算出来的反应在给定扭矩作用下,虚拟柔性体实时变形仿真的力触觉信息,两者叠加在一起的信号,该发条弹簧模型中所有圈上产生扭转变形量之和的叠加对外等效为柔性体表面的变形。本发明计算简单,加快了扭转变形计算的速度;通过调节发条弹簧可旋转芯轴半径等参数,就可模拟不同柔性体;加入增强噪声信号,可提高交互的沉浸感和真实感。
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公开(公告)号:CN103699724A
公开(公告)日:2014-04-02
申请号:CN201310665201.9
申请日:2013-12-10
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明提出了一种模拟柔性体扭转变形的蜗卷弹簧模型,所述蜗卷弹簧模型由多个蜗卷弹簧半圈串接组成,在扭矩作用下,蜗卷弹簧模型的输出表示柔性体实时变形力触觉信息,该蜗卷弹簧模型中所有半圈产生扭转变形量之和等效为柔性体表面的变形量。本发明蜗卷弹簧模型每个蜗卷弹簧半圈的扭转变形量计算方法相同,计算简单,加快了扭转变形计算的速度;通过调节任意蜗卷弹簧半圈的半径,圆心与原点之间的距离,该蜗卷弹簧半圈的宽和厚度,就可模拟不同类型的柔性体,适用性广;可应用于虚拟外科手术仿真、遥操作机器人控制、远程医疗等领域。
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公开(公告)号:CN103488866A
公开(公告)日:2014-01-01
申请号:CN201310283766.0
申请日:2013-07-08
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F19/00
Abstract: 本发明公开了一种带半圆槽的圆截面弹性柱体自由扭转/变形的模拟方法,其特征是以带半圆槽的圆截面弹性柱体的棱线为经线,以截面线为纬线,通过相邻的经线、相邻的纬线将带半圆槽的圆截面弹性柱体侧面分割成一系列块状区域;在带半圆槽的圆截面弹性柱体自由端施加扭矩作用下,使其产生自由扭转变形,利用扭转应力函数与单位长度的相对扭转角及扭矩之间的对应关系可求出任一关键点在扭矩作用下的变形量;采用基于质心的三维插值算法可计算任意块状区域内任意一点的变形量,进而更新绘制扭转后的弹性柱体模型;该模拟方法计算简单,能准确快速的计算扭转变形,实现对弹性柱体的实时变形仿真。
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公开(公告)号:CN110289104B
公开(公告)日:2022-12-23
申请号:CN201910572532.5
申请日:2019-06-27
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G16H50/50
Abstract: 本发明公开了一种软组织按压和形变恢复的模拟方法,该方法用于模拟虚拟手术中对肝脏进行的按压排查过程,使用添加弯曲弹簧的质点弹簧模型对肝脏表面构建面模型,并采用粒子群算法对模型参数进行优化,然后使用基于层状的内部质点域约束对肝脏内部构建体模型,并在层状质点域之间采用约束弹簧元件进行连接。本发明方法不仅提高了质点弹簧模型在产生大形变时的形变恢复能力和计算效率,增强了其形变准确性和真实性,而且解决了传统质点弹簧模型无法模拟内部体积力的难点,并模拟了软组织形变过程的粘弹特性。
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公开(公告)号:CN106446452B
公开(公告)日:2019-03-29
申请号:CN201610910611.9
申请日:2016-10-19
Applicant: 南京信息工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种基于力触觉交互的拱梁弹簧形变模型的建模方法,首先对虚拟场景进行初始化;然后进行位置检测,当虚拟代理碰撞到虚拟柔性体表面时,在给定虚拟接触压力F的作用下,利用拱梁弹簧形变模型来填充虚拟代理与虚拟柔性体交互的局部区域内部;接着,利用拱梁弹簧形变模型计算虚拟柔性体局部区域变形量;最后根据计算出的虚拟柔性体表面的形变刷新图形,并反馈输出力触觉信息。本发明变形计算速度快,计算量少,且通过改变建模方法中相应的参数,就可对不同的柔性体进行变形仿真,建模方法适用性广。
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