章 虚拟现实技术简介
引言
1.1 虚拟现实的I3特征
1.2 虚拟现实的发展里程碑
1.3 虚拟现实系统的典型组成及关键技术
1.3.1 虚拟现实系统的典型组成
1.3.2 虚拟现实的关键技术
1.4 虚拟现实系统的分类
1.5 虚拟现实仿真引擎
1.6 虚拟现实辅助技术
1.7 虚拟现实技术的典型应用
1.8 虚拟现实的未来
1.9 本书结构
本章小结
练习与思考
参考文献
第2章 虚拟现实输入技术
引言
2.1 手势识别设备Leap Motion传感器
2.1.1 Leap Motion概述
2.1.2 Leap Motion的硬件结构
2.1.3 Leap Motion的原理
2.1.4 Leap Motion检测的信息
2.1.5 Leap Motion采用的算法
2.1.6 Leap Motion的应用
2.2 人体捕捉设备Kinect
2.2.1 Kinect概述
2.2.2 Kinect V1与Kinect V2硬件结构介绍
2.2.3 Kinect骨骼追踪原理
2.2.4 Kinect SDK的功能
2.2.5 Kinect的应用
2.2.6 Azure Kinect
2.3 其他虚拟现实输入设备
2.3.1 三维空间鼠标
2.3.2 数据手套
2.3.3 数据衣
本章小结
练习与思考
参考文献
第3章 虚拟现实输出技术
引言
3.1 立体显示
3.1.1 立体显示概述
3.1.2 人眼视觉系统
3.1.3 虚拟现实立体显示设备的发展
3.1.4 虚拟现实立体显示设备
3.2 HTC Vive虚拟现实系统
3.2.1 HTC Vive构成
3.2.2 HTC Vive安装过程
3.2.3 Lighthouse定位系统
3.3 触觉反馈
本章小结
练习与思考
参考文献
第4章 虚拟现实建模技术
引言
4.1 3D建模
4.1.1 3D建模基础知识
4.1.2 3D建模方法
4.2 物理建模
4.2.1 碰撞检测算法
4.2.2 接触力模型
4.3 行为建模
4.3.1 虚拟控制手柄的行为建模
4.3.2 徒手交互的行为建模
4.4 动力学建模
本章小结
练习与思考
参考文献
第5章 虚拟现实开发引擎Unity3D
引言
5.1 Unity3D简介
5.2 Unity3D开发架构
5.2.1 软件安装
5.2.2 Unity3D编辑器
5.2.3 资源导入
5.2.4 创建工程和游戏场景
5.3 渲染引擎
5.3.1 Unity3D中的自定义Shader
5.3.2 相关编程接口介绍
5.3.3 图形管线基本原理介绍
5.3.4 渲染管线
5.4 PhysX物理引擎
5.4.1 Rigidbody
5.4.2 Colliders
5.4.3 Character Controller
5.4.4 Joint
5.5 C#语言简介
5.5.1 概述
5.5.2 C#语言的编译和运行环境
5.6 Unity3D案例实解
本章小结
练习与思考
参考文献
第6章 虚拟现实人机交互技术
引言
6.1 虚拟现实人机交互方式
6.1.1 视觉交互
6.1.2 HUD
6.1.3 语音交互
6.1.4 肢体运动交互
6.1.5 眼球追踪与面部表情捕捉
6.1.6 力反馈交互
6.1.7 脑机交互
6.2 虚拟手建模与交互
6.2.1 虚拟手建模
6.2.2 虚拟手模型驱动方式
6.2.3 虚拟手型模型
6.2.4 虚拟手碰撞检测
6.3 虚拟人体建模与交互
6.3.1 坐标标定
6.3.2 数据传输
6.3.3 数据融合
6.4 虚拟现实人机交互技术的应用
6.5 未来人机交互发展趋势
本章小结
练习与思考
参考文献
第7章 虚拟现实辅助产品设计技术
7.1 产品设计
7.1.1 产品设计的开发模式变革
7.1.2 产品设计的要求
7.1.3 产品设计流程
7.2 计算机辅助设计
7.2.1 概述
7.2.2 产品设计的关键步骤
7.2.3 计算机辅助设计的不足
7.3 虚拟现实辅助设计
7.3.1 虚拟现实辅助概念设计
7.3.2 虚拟现实辅助布局设计
7.3.3 虚拟现实辅助装配设计
本章小结
练习与思考
参考文献
第8章 虚拟现实辅助装配平台开发与实例
引言
8.1 开发架构
8.1.1 什么是架构
8.1.2 Simple GameManager与Manager of Managers
8.1.3 UI框架
8.1.4 MVC框架
8.2 虚拟现实辅助装配平台架构
8.3 虚拟现实辅助装配的多层级零件建模
8.3.1 零件层次结构模型
8.3.2 几何外形属性
8.3.3 物理属性数据
8.3.4 几何装配特征数据
8.3.5 碰撞包围盒数据
8.4 基于自由度限制算法约束计算
8.5 虚拟现实辅助装配的人机交互操作
8.5.1 虚拟手无标记交互操作
8.5.2 虚拟环境下实时信息显示界面
8.5.3 虚拟环境下交互电子指导手册
8.6 某综合传动装置装配实例
8.6.1 某综合传动三轴的实际装配
8.6.2 虚拟装配的虚拟环境搭建
8.6.3 虚拟环境下传动轴的动态装配过程
8.6.4 信息反馈辅助装配机制
本章小结
练习与思考
参考文献
附录 基于VRduino电路板介绍六自由度姿态跟踪
后记

本书以虚拟现实技术为基础，立足于虚拟现实的I3特征，围绕虚拟现实在产品设计中的应用，开展相关技术的介绍。本书内容主要包括虚拟现实的输入技术和输出技术、虚拟现实人机交互技术、虚拟现实建模技术、虚拟现实开发引擎Unity3D和虚拟现实辅助产品设计技术等，使虚拟现实成为机械设计领域的一个必不可少的工具，为机械产品设计领域提供一种有力工具，也可为多学科人才的融合提供一门综合类学术教材。