2面向任务分解的交互动作分类
交互任务分解的目的是为了更方便地实现虚拟人交互动作仿真,任务分解层次对动作分层有着指导性的意义。
2.1层次化动作模型的建立
虚拟人动作的分层设计思想是根据交互任务分解后的各个过程,将交互动作进行层次化解,按照动作的复杂性和任务相关语义的抽象程度,可以将每个交互过程的交互活动分为若干层次,由下到上初步分为三层:任务无关的动作元素、与通用语义相关的动作单元、面向任务的作业单元。
定义1动作元素(Motion Element)动作元素简称动素,通常按照人体关节链和运动自由度来进行划分,一般是涉及若干关节的一段连续运动轨迹,带有一定的维修语义,但基本不与任务语义相关。
定义2 动作单元(Action Unit)动作单元简称动作,一般由若干动素根据一定语义规则构成,这些语义属于通用意义上对人体维修活动的描述,与特定任务无关。
定义3 作业单元(Task Uhit) 作业单元简称作业,是在动作元素和动作单元的基础上面向特定领域任务构造的。作业单元用来描述人体模型在一段时间内为达成某一较小的维修目标而完成的各项维修活动的总称,这些维修目标可以通过对具体交互任务进行分解后得到。 下图是交互任务分解后,交互过程动作层次化模型。
图1
2.2动作模型分类与设计 (1)人体移动类动素
人体移动过程中要用到的动素,该类动素的功能是完成虚拟人从一个作
业位置变换到另一个位置。人的移动可以分为位置变换、转向两种。其中位置变换即人移动重心从空间位置A到B的动作。转向指人的重心基本保持不动,只是人体由面向物体A到B的过程。人体移动过程是这两种移动方式交叉运用的过程。 (2)姿态调整类动素
当虚拟人变换到作业位置时,要调整姿态以能够对目标零件进行操作,这期间的所有动素都属于姿态调整类。
(3)交互作业类动素利用工具或徒手完成对外部环境的触摸、移动、使用等操作过程中用到的动素。虚拟人体模型与外部环境作业类动素最为复杂多样,对其进行分析总结后发现可以将其分为:徒手作业、使用外部工具作业。 3 交互动作仿真
仿真流程图如图2所示,虚拟人首先进行位移动,找到要进行操作的物体,然后进行姿态调整、交互作业,将虚拟物体上的触摸点与虚拟人手部上的触摸点点对齐,使虚拟人获
得物体的控制权,虚拟人携带物体移动到合适位置将物体放置到该位置,完成一次移动操作。
由图2可以看出,运用虚拟人技术可以很逼真地刻画出真实的交互作业过程,提高了虚拟交互的交互性和逼真度。另外对计算机硬件的要求不高,可以大大降低虚拟交互训练的成本,有较好的实用价值。
图2