Page 48 - 电力与能源2021年第二期
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第 42 卷第 2 期
                                                       电力与能源
               1 9 6                                                                         2021 年 4 月

                                                                                     DOI : 10.11973 / dl y n y 202102010

                             虚拟环境下电力安全作业动作模拟



                           赵 旭, 陈永青, 刘昊橙, 李 蕊, 陈开维, 杨 勇, 樊 蓉

                                    ( 云南电网有限责任公司电力科学研究院, 云南 昆明  650000 )

                   摘   要: 在虚拟培训系统中, 为了在虚拟环境中实现对实际作业动作的模拟, 提出了红外定位与运动捕获相
                   结合的技术, 利用红外定位技术实现对人物空间位置的定位, 利用陀螺传感器对人物动作的定位。由测试结
                   果表明, 采用红外定位与运动捕获相结合的技术, 可实现对作业人员实际电力作业动作的同步模拟, 提高了
                   作业人员在虚拟培训系统中的体验和沉浸感。
                   关键词: 红外定位; 陀螺传感器; 运动捕获; 模拟; 沉浸感
                   作者简介: 赵   旭( 1989 —), 男, 工程师, 从事电网安全技术工作。
                   中图分类号: F532.7   文献标志码: A   文章编号: 2095-1256 ( 2021 ) 02-0196-04
                          ActionSimulationofPowerSafet yO p erationinVirtualEnvironment

                                                                                              ,
                                                          ,
                                          ,
               ZHAOXu , CHEN Yon gq in g LIU Haochen g LIRui , CHEN Kaiwei , YANG Yon g FAN Ron g
                 ( ElectricPowerResearchInstitute , YunnanPowerGridCo. , Ltd. , Kunmin g650000 , YunnanProvince , China )
                  Abstract : Inthevirtualtrainin g s y stem , inordertorealizethesimulationoftheactualo p erationinthevirtual
                  environment , this p a p er p utsforwardthetechnolo gy ofinte g ratin g infraredp ositionin g andmotionca p ture.In
                  thistechnolo gy , theinfraredp ositionin g technolo gy isusedtolocatethes p atial p ositionofthecharacters , and
                  the gy rosco p esensorisusedtolocatethehumanactions.Thetestresultsshowthatthetechnolo gy ofinte g ra-
                  tin g infraredp ositionin gandmotionca p turecanrealizethes y nchronoussimulationoftheactualelectric p ower
                  o p erationofo p erators , andim p rovetheex p erienceandimmersionofo p eratorsinthevirtualtrainin gs y stem.
                  Ke ywords : infraredp ositionin g , gy rosensor , motionca p ture , simulation , immersion

                 随着电网规模的不断扩大, 设备复杂程度的                          部的动作足够精准, 而身体的部分主要是用于现
              不断提高, 运行人员违章作业的电力安全事故发                           实与虚拟之间位置和动作变化的模拟。
              生率也直线上升, 而培训力度不够是主要原因, 加
              大培训力度已经刻不容缓。虚拟培训系统与传统                           2  手部动作模拟
              实地培训相比, 具有占地空间小、 成本低和轻便等                             手部 动 作 模 拟 使 用 了 诺 亦 腾 的 NOITOM
              优点, 但 缺 点 是 操 作 工 具 只 有 手 柄, 真 实 性 不             HI5 手套, 每只手套中都配备了 7 颗 9 轴高性能
              够  [ 1-3 ] 。随着虚拟现实技术的快速发展和相关配                    惯性传感器, 数据传输的延迟低于 5ms , 精准捕
              件的重大更新, 虚拟培训系统的开发已经可以实                           捉全手动 作, 在 VR 中 实 现 实 时 自 然 的 交 互 体
              现更多的功能       [ 4-6 ] , 比传统的培训方式甚至是旧的             验。手套更新了传感器尺寸和重量, 减轻了重量,
              虚拟培训方式, 带有动作捕获以及红外定位技术                           无感佩戴 的 体 验 更 增 加 了 在 VR 中 的 沉 浸 感。
              的虚拟培训系统更加贴近现实, 作业人员在虚拟                           在程序中为它添加了多个手部动作, 在做出对应
              培训系统中的沉浸感和体验也会更加好, 进而提                           手势时, 就能触发对应的功能。
              高了作业人员的学习效率。                                         ( 1 ) 握拳状态, 手部四指并拢时, 程序中触发
                                                               抓取动作。当手中有可抓取物体时, 可以抓住物
              1  模拟系统框架
                                                               体, 例如抓取扳手、 螺丝刀、 摇把和门把手等物体,
                   虚拟环境的动作模拟主要分为手部动作模拟                         进行相应的操作, 如图 1 所示。
              以及全身动作模拟两部分, 一般电力作业的细节                               ( 2 ) 平展状态, 对应握拳状态。程序中触发取
              部分都是由手部或者工具动作完成, 这就要求手                           消动作, 比如先在握拳状态拿住了扳手, 通过手部
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