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范秀敏
从事虚拟制造、虚拟产品开发、虚拟样机和虚拟现实技术领域的研发工作。
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- 姓名：范秀敏
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- 担任导师情况：
- 学位：
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学术头衔：
博士生导师， 教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者
- 职称：-
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学科领域：
机械工程
- 研究兴趣：从事虚拟制造、虚拟产品开发、虚拟样机和虚拟现实技术领域的研发工作。
范秀敏，上海交通大学计算机集成制造研究所教授。
简历：1993-1998年期间在上海交通大学分别获工学学士、硕士、博士学位。2001.2-7到美国密西根大学进修，2002.8聘为上海交通大学机械与动力工程学院教授，2003年聘为博导。
主要荣誉：获2004年“上海市巾帼创新奖提名奖” 和“上海市三八红旗手标兵“、2004年入选“上海高校优秀青年教师后备人选”、2006年获第十届霍英东教育基金会青年教师奖（研究类），2007年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。
主要教学经历：本科课程（1）面向制造的设计（双语课）和（2）体验虚拟现实；指导本科生、硕士研究生和博士研究生。
科研工作：从事虚拟制造、虚拟产品开发、虚拟样机和虚拟现实技术领域的研发工作，并与意大利米兰理工大学和德国帕得伯恩大学HNI研究所开展国际合作交流。发表期刊论文60余篇，EI检索40余篇，合著专著1本，已授权专利1项，已获得软件著作权10项。获2003年“国家科技进步二等奖”1项、“中国汽车工业技术进步三等奖”1项。汽车夜间驾驶模拟系统（与德国帕德博恩大学合作，SJTU-HNI虚拟现实与增强现实联合技术中心）获2005年上海国际工业博览会“高校展区特等奖”。
主持或参加的主要项目： 1.虚拟制造的理论与技术基础。2.面向创新设计的虚拟汽车车身开发系统研究。3.发动机装配线规划设计系统。4.国家航天型号产品网络化异地协同设计/制造/管理技术研究和应用，“MMU虚拟样机”子项。5.UNIX环境下VR系统关键技术研究及应用系统开发。6.虚拟环境纳米操纵技术研究。7.基于VR的装备产品数字化设计制造系统研发与应用示范。8.面向复杂产品协同装配设计的分布式VR系统应用开发。9.大区域垃圾处理系统智能管理，中意国际合作项目。10.基于三维虚拟现实环境的产品装配工艺规划研究与系统开发。11.上海轨道交通装备产业信息化平台建设与应用。12.装备制造业共性技术专业服务能力及平台建设。13.协同制造网格示范应用。
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2010-03-30
范秀敏， 宋丽萍， 马登哲
中国造船，2006，47（3）：111～115，-0001，（）：
-1年11月30日
虚拟装配是虚拟制造领域的研究热点。为实现船舶产品的装配仿真，自主开发了虚拟装配仿真平台；介绍了虚拟装配平台IVAE（InteractiveVirtualAssemblyEnvironment）的系统结构，并结合船舶产品装配特点分析了主要关键技术：虚拟装配环境下的模型表达、装配约束处理和碰撞检测。最后，以一个船舶产品装配实例进行了验证。验证结果表明：在平台的仿真环境下能有效地解决船舶产品的装配问题，这对船厂的实际装配生产具有一定指导意义。
船舶、舰船工程， 虚拟现实， 虚拟装配， 船舶装配仿真
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2010-03-30
范秀敏， 程剑， 严隽琪， 黄卫东， 洪鑫
机械工程学报，2006，42（2）：161～167，-0001，（）：
-1年11月30日
系统地介绍了载人机动装置（MMU，Mannedmaneuveringunit）的虚拟现实仿真环境，建立了MMU动力学/运动学模型、推力系统模型。根据航天员太空行走的特点，建立了航天员多体模型，利用位姿跟踪设备记录操作者的肢体运动信息，并将该信息正确地映射为虚拟环境下航天员的肢体运动。所得到的运动信息实时参与航天员动力学/运动学计算，更加真实地反映出航天员太空行走过程。从虚拟样机控制系统的快速设计和仿真的目的出发，建立了虚拟现实环境下MMU的分布式仿真系统。控制系统的设计和仿真在MATLAB/Simulink环境下完成，利用网络通信手段实现控制系统与MMU仿真主程序之间的协同仿真。
虚拟现实 载人机动装置 分布式仿真 位姿跟踪
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2010-03-30
范秀敏， 杨润党， 武殿梁， 严隽琪
农业机械学报，2006，37（3）：113～118，-0001，（）：
-1年11月30日
在虚拟装配过程中，当虚拟手抓取的零部件受到约束时。操作者佩戴的位姿跟踪器（FOB）检测到的理论位姿数据与虚拟手的位姿不能满足一致性，难以满足沉浸感的要求在建立装配约束和自由度等价关系的基础上提出了表达自由度的统一数据结构，并根据零部件所受到不同约束时的剩余自由度进行了自由度的重新归约，根据零件满足当前约束的等价自由度以及位置跟踪器检测到的数据，提出了一种基于增量驱动和广义坐标系的自由度求解算法求解零件在受约束条件下的运动导航矩阵，以此矩阵驱动零部件在满足约束条件下的运动。这个算法已经被应用于集成虚拟装配系统IVAE中。
虚拟装配 自由度 运动导航 约束求解
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2010-03-30
范秀敏， 何其昌， 皮兴忠， 马登哲
计算机仿真，2006，23（6）：252～255，-0001，（）：
-1年11月30日
视景仿真系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分。其给骑车者提供逼真的虚拟三维漫游场景。开发的视景仿真系统硬件上采用PowerWall虚拟现实系统，软件卜基于自主开发的虚拟现实通用应用开发平台VRFlier，提高了开发的效率。VRFlier采用面向对象方法设计，能够全面地支持同领域和不同规模的VR应用开发。视景仿真系统通过优化以及动态调度三维场景模型的方法提高了大范围漫游场景的渲染帧率；并对场景路面坡度及视景转向信号进行平滑处理，获得很好的视景仿真效果。
交互式自行车模拟器， 视景仿真， 渲染帧率， 软件开发平台
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2010-03-30
范秀敏， 宋丽萍， 马登哲
计算机集成制造系统，2006，12（6）：862～867，-0001，（）：
-1年11月30日
针对传统装配序列规划方法解空间大、模型简单的问题，提出了应用虚拟现实技术解决船舶装配序列规划问题的方法。该方法分为虚拟拆卸和方案评价两个阶段，分析了虚拟装配平台上进行虚拟拆卸的基本流程和关键技术一一虚拟环境下的实体模型表达和基于装配约束的运动导航。建立了船舶装配序列评价模型，确定了零件重量、装配时间、装配稳定性和装配过程难度等面向手工装配的评价指标。最后，用某船舶机舱区域的规划实例进行了验证，结果表明该方法生成的装配序列对实际船舶装配生产具有指导作用。
虚拟现实， 船舶装配序列规划， 装配仿真
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范秀敏， 杨润党， 武殿梁， 严隽琪
计算机集成制造系统，2006，12（3）：413～419，-0001，（）：
-1年11月30日
为了实现基于约束的虚拟装配操作，给出了虚拟环境中装配约束的统一表达方法，以及约束与自由度的等价关系和运动自由度的归约等，提出了一套虚拟装配中的约束处理算法。首先，利用装配关系自动识别算法，判断两个零件几何约束元素之间的位姿关系是否在给定的误差范围内；其次，使用定位求解算法，使主动体零件在满足已经确认约束的基础上，以最小的位姿调整量满足新约束；最后，提出了基于广义坐标系的运动导航算法，根据装配零件满足的约束对其运动进行引导。这些算法已经应用于集成虚拟装配环境的系统中，实践证明它们能很好地支持集成虚拟装配环境的约束处理，实现了虚拟装配过程与实际装配过程的高度统一。
虚拟装配， 自由度归约， 约束识别， 定位求解， 运动导航
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范秀敏， 何其昌， 陈聪， 马登哲
上海交通大学学报，2005，39（9）：1422～1426，-0001，（）：
-1年11月30日
交互式自行车模拟器集计算机、机械与多媒体等技术为一体，提供了一种新型的交互式娱乐工具，在分析交互式自行车模拟器系统总体结构的基础上，介绍了各子系统（实时自行车动力学模型、视觉/听觉系统和运动生成系统）、体感模拟算法以及力反馈系统的关键技术，并讨论了整个系统的集成。
交互式自行车模拟器， 动力学模型， 体感模拟算法， 力反馈
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【期刊论文】基于可行作业序列的遗传算法求解第二类装配线平衡问题
范秀敏， 皮兴忠’范秀敏， 严隽琪
上海交通大学学报，2005，39（7）：1123～1127，-0001，（）：
-1年11月30日
从作业顺序图出发，定义了作业的序关系，以此为基础，分析了工位数固定时作业序列与最小节拍的对应关系，并针对第二类装配线平衡问题，提出一种基于可行作业序列的遗传算法，该算法直接依据作业顺序图生成初始群体，并构造交叉和变异算子；初始群体和交叉变异的结果都是可行解，从而保证只在可行作业序列子空间中进行最优解搜索，效率较高；在染色体的适应值定义中还考虑了最小节拍时间和工位工时标准差的综合影响，可用来比较最小节拍时间相同的不同作业分配方案闯优劣，提高了解的可信度，应用该算法，对一实例进行了多种工位数的验证，结果较优。
装配线平衡， 遗传算法， 单元作业， 可行作业序列
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范秀敏， 程剑， 洪鑫， 徐安， 黄卫东
上海交通大学学报，2005，39（1）：129～133，-0001，（）：
-1年11月30日
叙述了虚拟现实环境下载人机动装置（MMU）虚拟样机系统的组成，在装备MMU的航天员动力学/运动学模型的基础上，建立了失重状态下航天员上肢运动的干扰模型，设计3组预设姿势测量后，进行操作者位姿跟踪设备的实时校正与标定，将跟踪得到的操作者上肢运动轨迹作为航天员肢体扰动的输入，在仿真环境下进行了加载和未加载干扰模型的仿真试验，从仿真数据对比看，肢体的运动对航天员的空间机运过程有很大的影响。
载人机动装置， 虚拟样机， 肢体干扰模型， 校正与标定， 虚拟现实
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