優秀的多(duō)體(tǐ)動力學模拟仿真系統 Vortex

近十年來(lái),随着計(jì)算(suàn)機軟硬件技(jì)術(shù)的飛速發展,在虛拟現實領域出現了許多(duō)高(gāo)級的開(kāi)發工具和(hé)硬件設備,大(dà)大(dà)提高(gāo)了虛拟場(chǎng)景創建和(hé)虛拟環境中的人(rén)機交互等方面的能力。用戶利用開(kāi)發工具,配合虛拟現實硬件,能夠将人(rén)和(hé)外部世界隔離開(kāi)來(lái),使其具有(yǒu)身臨其境的感覺,更逼真地觀察所研究的對象,更自然、更真實地與對象進行(xíng)交互。但(dàn)這類軟件所處理(lǐ)的對象卻大(dà)多(duō)還(hái)隻局限于靜止或者簡單運動的物體(tǐ),難以勝任複雜的運動和(hé)力的仿真。與此同時(shí)，傳統的動力學軟件由于界面複雜、可(kě)操作(zuò)性差，難以成為(wèi)日常設計(jì)開(kāi)發的有(yǒu)效手段。

多(duō)體(tǐ)動力學虛拟仿真系統Vortex，強調準确性和(hé)實時(shí)性并重。它建立的交互式的仿真操作(zuò)環境，可(kě)以像3D遊戲一樣實現仿真功能；同時(shí)它不同于一般的計(jì)算(suàn)機動畫(huà)制(zhì)作(zuò)軟件, 建立優化的數(shù)學模型和(hé)優秀的計(jì)算(suàn)方法，不僅僅追求形似,也能獲得(de)較高(gāo)的計(jì)算(suàn)精度和(hé)計(jì)算(suàn)速度。

Vortex可(kě)以考慮各種真實的戰場(chǎng)環境（例如同時(shí)可(kě)以考慮陸路和(hé)水(shuǐ)路），更為(wèi)突出特點是：Vortex可(kě)以實現實時(shí)仿真和(hé)交互操作(zuò)。它區(qū)别于傳統的動力學軟件，用戶在進行(xíng)動力學模拟的同時(shí)，可(kě)以實時(shí)的修改各種動力學參數(shù)，從而不需要重新啓動軟件，就可(kě)以像目前流行(xíng)的3D遊戲一樣來(lái)進行(xíng)操控、駕駛和(hé)射擊的模拟，甚至可(kě)以同時(shí)模拟多(duō)個(gè)車(chē)輛(liàng)組成的編隊進行(xíng)實戰演練等。具體(tǐ)Vortex可(kě)以實現的功能有(yǒu)以下幾類：

精确的動力學分析

· 帶運動的機械系統；

· 連接彈簧單元；

· 考慮系統中的摩擦、慣性、扭矩、轉動等；

· 複雜的豐富的零部件連接運動幅；

· 無侵入的剛性碰撞約束；

· 考慮大(dà)型的複雜機械系統，例如履帶車(chē)輛(liàng)；

· 可(kě)以得(de)到精确的接觸載荷

· 支持開(kāi)環和(hé)閉環的機械系統；

· 幾乎所有(yǒu)的特性可(kě)以在仿真的同時(shí)，進行(xíng)實時(shí)的修改；

· 穩定的、精确的車(chē)輛(liàng)系統仿真，包括懸挂模型、車(chē)輪、驅動系統等；

· 車(chē)輛(liàng)系統的軌道(dào)模拟等碰撞幹涉檢查

· 支持的地形描述：三角單元、高(gāo)精度四邊形單元等

· 利用精确的碰撞響應快速的進行(xíng)幹涉檢查；

· 幹涉檢查将對所有(yǒu)的物體(tǐ)均進行(xíng)法向、侵入距離和(hé)表面的分離距離的分析；

· 包括粗糙的、精确的和(hé)符合的幾何外形模拟；

· 預估得(de)到碰撞時(shí)間(jiān)；

· 對于交互發生(shēng)的幹涉建立有(yǒu)專門(mén)的傳感器(qì)等。

· 降低(dī)産品研發的風險，并加速産品的上(shàng)市；

· 開(kāi)發可(kě)以用于産品操作(zuò)的模拟器(qì)；

應用領域

Vortex基于經典的牛頓定律，可(kě)以對車(chē)輛(liàng)系統進行(xíng)實時(shí)動力學仿真，并精确得(de)考慮了真實的車(chē)輛(liàng)、機器(qì)人(rén)等機械産品的工作(zuò)環境，将仿真精度和(hé)速度進行(xíng)很(hěn)好的平衡。經過了大(dà)量的實際項目的驗證，Vortex被證明(míng)可(kě)以被成功的用來(lái)進行(xíng)産品設計(jì)、分析、操作(zuò)訓練、以及無人(rén)駕駛車(chē)輛(liàng)的操作(zuò)和(hé)路徑規劃等，主要應用在國防和(hé)通(tōng)用機械行(xíng)業的以下研究領域中：

· 高(gāo)真實度的地面車(chē)輛(liàng)戰術(shù)、戰場(chǎng)環境的模拟；

· 主要人(rén)員的訓練：車(chē)輛(liàng)駕駛員、火(huǒ)炮操縱系統人(rén)員或者其他操作(zuò)員的訓練；

· 無人(rén)駕駛車(chē)輛(liàng)的導航系統；

· 真實産品的設計(jì)；

· 戰場(chǎng)地形學研究；

· 虛拟環境建設；

· 視(shì)覺設備開(kāi)發；

· 航天器(qì)的在軌飛行(xíng)和(hé)着陸分析；

· 港口、碼頭燈起重設備的操作(zuò)分析；

· 機器(qì)人(rén)遠程控制(zhì)和(hé)操作(zuò)；

· 航空(kōng)飛行(xíng)器(qì)的模拟。