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申请/专利权人：山东捷瑞数字科技股份有限公司

摘要：本发明涉及一种基于物理引擎的铰链结构仿真方法及系统，属于虚拟现实技术领域。所述方法包括以下步骤：S1：获取铰链结构的参数；S2：基于所获取的参数，为铰链结构的网格体创建薄实例；S3：创建不同铰链结构的物理碰撞和约束关系；S4：创建铰链的交互。本发明基于薄实例特性生成铰链，根据铰链参数采用碰撞算法，可以高效优化性能。用户无需考虑物理引擎的学习和复杂的三维计算，只需要调整简单易懂的铰链单元、铰链长度等参数就可以自由调整效果，入门门槛低，复用性强。提供可以在曲线路径上生成铰链的方式，只要提供各类空间曲线模板，可以快捷生成特定形态的各类闭合铰链，功能可延展性好，便于提高设计效率，复用性强。

主权项：1.一种基于物理引擎的铰链结构仿真方法，特征在于，包括以下步骤：S1：获取铰链结构的参数；S2：基于所获取的参数，为铰链结构的网格体创建薄实例；具体包括：S21：通过OBB算法计算网格体的包围盒，并计算其几何中心，在几何中心处为网格体重新创建原点，并通过包围盒切线空间重新建立局部坐标系；S22：基于单元数量、固定点世界坐标和铰链长度，给铰链结构中每个单元内的每个网格体创建薄实例，每个网格体的薄实例创建数量与铰链结构的单元数量相等；所述S22中，对于仅具有单个固定点的铰链结构，网格体薄实例创建位置通过以下方法确定：从固定点位置开始沿世界坐标轴某个单轴方向创建薄实例，并使用旋转矩阵来矫正薄实例创建位置；对于首尾相接无固定点的铰链结构，网格体的薄实例创建位置通过以下方法确定：以输入的中心点世界坐标为中心点、铰链长度为周长，使用中点圆算法求出以XZ或YZ或XY建立的坐标系上的曲线，通过单元数量在曲线上求解均匀取点，求出薄实例的创建位置；对于具有多个固定点的铰链结构，网格体的薄实例创建位置通过以下方法确定：计算每两个固定点间距占铰链长度的比例并上下取整来分配单元数量，再通过OBB方式计算网格体大小，求出薄实例间距；当铰链结构的单元中包含多个网格体时，同样以OBB方式计算复合网格体中包含的每个网格体的大小以及相交区域在铰链创建方向上的长度来求解薄实例的间距，来创建薄实例；S3：创建不同铰链结构的物理碰撞和约束关系，具体包括：S31：针对铰链结构创建不同类型的物理碰撞针对网格体之间没有结构穿插碰撞的铰链结构，采用盒体或凸包的方式计算碰撞；针对网格体之间有结构穿插碰撞的铰链结构，采用网格体三角面计算碰撞；S32：创建铰链结构的约束关系对于存在固定点的铰链，将铰链两端的网格体以固定点为约束关系的支点建立距离约束，并添加角阻尼；对于仅在一个轴向上转动且不具备弹性的铰链结构，使用铰链约束来计算网格体、薄实例之间的约束关系，在每两个单元几何中心之间取一个点作为铰链约束的支点，然后添加单一方向上的角阻尼来模拟现实中因为材料摩擦导致的铰链转动“滞涩感”，添加轴来限制铰链的转动范围，轴与薄实例生成轴向相同；对于能够在垂直的两个方向进行转动或者具有更多自由度的铰链结构，在每两个单元几何中心之间取中点作为支点建立球窝约束关系，并修改网格体和薄实例的惯性张量来控制铰链单元的转动限度；S4：创建铰链的交互，具体包括：S41：通过物理引擎的射线检测在网格体或者薄实例的表面取点，在表面取点位置创建一个立方体并以该取点位置为支点创建球窝约束；S42：将屏幕空间位置转换为三维空间世界坐标，并将此世界坐标实时赋值给立方体世界坐标位置；S43：通过修改立方体的世界坐标位置以及球窝约束完成对铰链的拖拽效果。

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