仿人形多气囊柔性机器人是虚拟交互领域内的新课题,本文主要工作是对三维扫描仪获得的人体点云数据进行预处理,并构建气囊机器人模型,同时实现面向不同体型用户的气囊机器人变形。其中涉及的技术有：三维点云预处理技术、气囊机器人曲面重构技术、针对不同体型的气囊机器人形变技术。气囊机器人建模与人体建模不同,在建立气囊机器人之前,必须先确定合适的气囊分布。现有的虚拟人体建模与变形技术不能直接用于气囊机器人建模与变形,因此本文的主要研究内容和创新点如下：(1)创建基于二维元球的自适应弧分割算法,并将该新算法运用到多气囊柔性机器人气囊分布设计与参数曲面模型构建上。(2)创新地提出通过控制截面环曲线填充椭圆的轴长参数,驱动截面环变形的气囊机器人形变方式。本文首先对点云数据按照人体特征进行区域划分,并结合MATLAB对点云数据进行预处理：用三角形填充法进行数据补漏、用层次包围球法进行数据精简、用平面拟合法估算点云表面法向量。本文提出自适应弧分割算法,作为气囊机器人建模的理论基础。首先,将元球法应用于二维轮廓线的逼近,根据气囊形变特性构建椭圆势函数和能量方程。然后,提出一种递进分裂的自动圆拟合算法；并提出3点规则改善自动圆拟合算法的曲线拟合效果；最后,完成准自动椭圆拟合算法,实现封闭曲线的椭圆填充和自适应圆弧划分。在自适应弧分割算法的理论基础上进行气囊分布设计,并构建气囊机器人参数曲面模型。首先,从经过预处理的人体点云数据中选取人体特征截面环数据,并对相邻环上的分段圆弧进行映射,确定气囊位置并构建单线性参数曲面。然后拼接曲面片获得机器人模型。最后,本文提出一种由填充椭圆驱动的截面环形变方法。用准自动椭圆拟合算法拟合人体截面环曲线,获得截面环填充椭圆的各项参数。固定填充椭圆的圆心位置和旋转角度,改变填充椭圆的轴长驱使截面环变形。用BP神经网络对样本截面环进行学习,输入截面环采样点的极长,输出填充椭圆的轴长。通过神经网络获得填充椭圆轴长与截面环形状的对应关系,实现面向不同体型的气囊机器人变形。