实验室虚拟现实平台的构建及减速器拆装实验的虚拟演示(附件)
随着虚拟现实技术的高速发展，为了应对传统机械实验室高投入，低效率，维护费用高昂的缺点。虚拟网络教学正逐渐成为新的热点，虚拟现实技术正被得到越来与广泛的应用。机械实验的虚拟现实化具有投入低，效率高，互动性好，资源丰富等诸多特点，在方便学生学习的同时能更好的培养学生的学习兴趣。除此之外，实验教学作为培养学生用手能力和获取直观感受不可或缺的一部分一直是机械学科的重中之重，而鉴于各高校间实验室实力，科研经费投入高低不同的现实局面，实验所带来的教学效果也有很大差距。基于虚拟现实技术构建出来的机械实验虚拟现实平台将很好的解决这一问题。本文在认真学习了国内外虚拟现实的发展现状之后，提出了基于3Dmax的三维建模和基于VRP的交互系统的构建方案。目前该平台已经搭建完毕，希望通过教师和学生的教学反馈，进一步提高其实用性，最终使实验平台得到实际应用。关键词：机械工程实验室 ，虚拟现实平台，3ds Max，VRP，减速器拆装实验目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的及意义 1
1.2国外虚拟现实技术的发展现状? 1
1.3国内虚拟现实的发展现状 2
1.4本文研究的主要内容 3
第二章 机械实验室虚拟现实平台设计及软件介绍 4
2.1试验虚拟平台的设计目标 4
2.2 Autodesk 3dsMax软件介绍 4
2.3 VRP软件介绍 5
第三章 机械工程实验教学平台的建模 7
3.1收集资料 7
3.2创建模型 8
3.2.1外观简模的创建 8
3.2.2材质设置 10
3.2.3灯光设置 15
3.2.4在3ds Max中渲染 15
3.2.5在3ds Max中烘焙 15
第四章 机械工程实验室虚拟现实平台交互系统的实现 17
4.1使用“VRPfor3ds”插件将模型导入VRP编辑器 17
4.2在VRP编辑器中进行后期制作 18
4.2.1物体编组 18
4.2.2角色控制相机的创建 19
4.2.3场景碰撞属性的设置 23
4.2.4脚本编
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s Max中烘焙 15
第四章 机械工程实验室虚拟现实平台交互系统的实现 17
4.1使用“VRPfor3ds”插件将模型导入VRP编辑器 17
4.2在VRP编辑器中进行后期制作 18
4.2.1物体编组 18
4.2.2角色控制相机的创建 19
4.2.3场景碰撞属性的设置 23
4.2.4脚本编辑器的设置 24
4.2.5二次单击事件 27
4.2.6刚体动画的脚本控制 32
4.2.7背景音乐的添加 34
第五章 减速器拆装实验拆装演示 36
5.1目的及意义 36
5.2实验内容 36
5.3减速器拆装实验虚拟演示 36
第六章 总结与展望 40
6.1总结 40
6.2展望 40
致谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1课题研究的目的及意义
虚拟现实技术作为信息时代高速发展的一项技术正日渐被运用到人们生活的各个方面，虚拟网络教学正是其中较为重要的一点。虚拟网络教学是指为了方便学生自主学习和教师教学，利用计算机技术和网络多媒体资源使教学过程虚拟化呈现出来的教学方式。技术人员事先将需要教学的内容如实验过程设计成动画，使得学生可以自主的去看实验动画，以达到了解实验过程，学习实验原理的目的。同时让学生将自己的疑惑和问题反馈给教师，使得教师在实际教学中能进行更针对和更高效的教学。虚拟网络教学依赖着虚拟现实技术的发展，这是高科技与教学的完美结合，他的高速发展与日趋完善将使传统的教学方式发生巨大变革，它将是信息化大背景下人类社会进步的一大重要标志。虚拟实验教学平台的具体优势表现为可以让使用者能够跨越时间和空间的限制，为使用者提供最佳的学习条件。这突破了传统教育的巨大局限，真正达到让学生想学就学的目的。除此之外虚拟实验教学平台具有以下几个特点；一，高交互性 交互性是虚拟教学平台最基本的特征，通过与学生的频繁交互，系统可以检测学生的学习情况，从而为实际教学提供教学依据，使教师更有侧重点，形成开放的积极的教学环境。二，个别化教育 个别化教育是指学生根据个人特点因材施教，学生根据自己的学习情况，学习兴趣自行控制学习进度，同时教学不限次数，不懂的地方学生可以反复进行学习，以求达到更高的掌握度。三，高效性 虚拟实验教学提供丰富的教学方式，对学生逻辑思维的提升具有启发作用，可以在短时间内提高学习效率。
1.2国外虚拟现实技术的发展现状?
美国在上世纪40年代开始研究虚拟现实技术，研究这项技术的目的是为了在训练飞行员和宇航员时，能够最大程度的模拟现实场景，以提高训练效果。冷战结束以后，由于军费的削减，许多军事技术开始向民用方向转变，在此大背景下虚拟现实技术也逐步向民用化发展。美国的北卡罗来纳大学在虚拟现实领域走在世界的前列，其主要研究方向是建筑仿真和驾驶虚拟仿真等。
欧洲的一些国家在虚拟现实的辅助设备（包括视觉反馈）设计和应用方面处在领先地位。例如英国的ARRL公司对于远地呈现和虚拟现实重构这个课题有较深的研究。其他像荷兰，德国，瑞典等也对VR领域十分重视，在大力的投入下也取得了较大成就。比如德国在VR改造床头产业方面取得了巨大成果，不仅用于产品的设计，成本的降低，规避开发风险，还用于产品的展示，以吸引客户争取订单，并能达到在新设备投产前用来培训工人以达到提高操作水平的目的。
视线转回亚洲，不得不承认的一点是，日本在高新技术方面一直走在亚洲的前列，虚拟现实技术方面也不例外。在虚拟现实方面的实力日本是十分强大的，它在世界上都具有举足轻重的地位，为了加快虚拟现实技术在日本的发展，日本建立了一个大型的虚拟现实资源库，也许我们从这点能找到为什么日本在虚拟现实游戏方面能取得那么大成就的原因。在东京技术学院精密和智能实验室和NEC公司联合开发了一套VR系统，其主要作用是用来代替手处理CAD中的模型。它的工作原理是将操作者的手与数据有套相连接来达到控制虚拟场景的目的。
1.3国内虚拟现实的发展现状
反观国内，实事求是的讲在虚拟现实技术方面我们与发达国家还存在着巨大的差距。但随着信息技术的高速发展，VR技术正逐渐被各大院校所重视，越来越多的人对这项技术表现出浓厚的兴趣，我想随之而来的将会是虚拟现实技术在我国的生根发芽和蓬勃发展。在我国，对虚拟场景建模的研究和应用正朝着世界领先水平方向发展，VR应用系统的开发也在如火如荼的进行，一切都在朝着深度和广度方向发展。在这种大的浪潮之下，国家有关部门也开始重视这项技术。此外，国内的众多科研机构和高校也正在在对虚拟现实技术进行研究，并取得了一些不错的研究成果。
和美国一样，VR技术在我国同样最先应用与航空员的模拟飞行训练，北航在这方面是国内最早进行这方面研究的科研单位，近年来北航计算机系不断开拓进取，成功模拟出了高空飞行的特殊场景，足以满足航空员的训练要求。另外，清华大学使用QUICKTIME技术创建的“布达拉宫”，完成了全景VR制；浙大CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统。
1.4本文研究的主要内容
对学校机械实验室进行整体建模，搭建机械实验室虚拟实验平台，并选取其中减速器的拆装实验为例子，完成平台素材的选取，构建和导入工作。
第二章 机械实验室虚拟现实平台设计及软件介绍
2.1试验虚拟平台的设计目标
众所周知理工学科不同于文科，理工学科讲究的是理论与实践的结合，光有理论儿没有动手能力的理工生就像是是一个坏了一条腿的瘸子，将无法在科学的道路上大步前行，这就显示了实验对于理工生的重要性。实验室是学生将理论与实际相结合去检验真理的重要场所，在这里我们对于真理的认知将达到更高的层次，这是一个融合和升华的地方，这就要求我的这套系统具有较高的稳
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的及意义 1
1.2国外虚拟现实技术的发展现状? 1
1.3国内虚拟现实的发展现状 2
1.4本文研究的主要内容 3
第二章 机械实验室虚拟现实平台设计及软件介绍 4
2.1试验虚拟平台的设计目标 4
2.2 Autodesk 3dsMax软件介绍 4
2.3 VRP软件介绍 5
第三章 机械工程实验教学平台的建模 7
3.1收集资料 7
3.2创建模型 8
3.2.1外观简模的创建 8
3.2.2材质设置 10
3.2.3灯光设置 15
3.2.4在3ds Max中渲染 15
3.2.5在3ds Max中烘焙 15
第四章 机械工程实验室虚拟现实平台交互系统的实现 17
4.1使用“VRPfor3ds”插件将模型导入VRP编辑器 17
4.2在VRP编辑器中进行后期制作 18
4.2.1物体编组 18
4.2.2角色控制相机的创建 19
4.2.3场景碰撞属性的设置 23
4.2.4脚本编
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
s Max中烘焙 15
第四章 机械工程实验室虚拟现实平台交互系统的实现 17
4.1使用“VRPfor3ds”插件将模型导入VRP编辑器 17
4.2在VRP编辑器中进行后期制作 18
4.2.1物体编组 18
4.2.2角色控制相机的创建 19
4.2.3场景碰撞属性的设置 23
4.2.4脚本编辑器的设置 24
4.2.5二次单击事件 27
4.2.6刚体动画的脚本控制 32
4.2.7背景音乐的添加 34
第五章 减速器拆装实验拆装演示 36
5.1目的及意义 36
5.2实验内容 36
5.3减速器拆装实验虚拟演示 36
第六章 总结与展望 40
6.1总结 40
6.2展望 40
致谢 42
参考文献 43
第一章 绪论
1.1课题研究的目的及意义
虚拟现实技术作为信息时代高速发展的一项技术正日渐被运用到人们生活的各个方面，虚拟网络教学正是其中较为重要的一点。虚拟网络教学是指为了方便学生自主学习和教师教学，利用计算机技术和网络多媒体资源使教学过程虚拟化呈现出来的教学方式。技术人员事先将需要教学的内容如实验过程设计成动画，使得学生可以自主的去看实验动画，以达到了解实验过程，学习实验原理的目的。同时让学生将自己的疑惑和问题反馈给教师，使得教师在实际教学中能进行更针对和更高效的教学。虚拟网络教学依赖着虚拟现实技术的发展，这是高科技与教学的完美结合，他的高速发展与日趋完善将使传统的教学方式发生巨大变革，它将是信息化大背景下人类社会进步的一大重要标志。虚拟实验教学平台的具体优势表现为可以让使用者能够跨越时间和空间的限制，为使用者提供最佳的学习条件。这突破了传统教育的巨大局限，真正达到让学生想学就学的目的。除此之外虚拟实验教学平台具有以下几个特点；一，高交互性 交互性是虚拟教学平台最基本的特征，通过与学生的频繁交互，系统可以检测学生的学习情况，从而为实际教学提供教学依据，使教师更有侧重点，形成开放的积极的教学环境。二，个别化教育 个别化教育是指学生根据个人特点因材施教，学生根据自己的学习情况，学习兴趣自行控制学习进度，同时教学不限次数，不懂的地方学生可以反复进行学习，以求达到更高的掌握度。三，高效性 虚拟实验教学提供丰富的教学方式，对学生逻辑思维的提升具有启发作用，可以在短时间内提高学习效率。
1.2国外虚拟现实技术的发展现状?
美国在上世纪40年代开始研究虚拟现实技术，研究这项技术的目的是为了在训练飞行员和宇航员时，能够最大程度的模拟现实场景，以提高训练效果。冷战结束以后，由于军费的削减，许多军事技术开始向民用方向转变，在此大背景下虚拟现实技术也逐步向民用化发展。美国的北卡罗来纳大学在虚拟现实领域走在世界的前列，其主要研究方向是建筑仿真和驾驶虚拟仿真等。
欧洲的一些国家在虚拟现实的辅助设备（包括视觉反馈）设计和应用方面处在领先地位。例如英国的ARRL公司对于远地呈现和虚拟现实重构这个课题有较深的研究。其他像荷兰，德国，瑞典等也对VR领域十分重视，在大力的投入下也取得了较大成就。比如德国在VR改造床头产业方面取得了巨大成果，不仅用于产品的设计，成本的降低，规避开发风险，还用于产品的展示，以吸引客户争取订单，并能达到在新设备投产前用来培训工人以达到提高操作水平的目的。
视线转回亚洲，不得不承认的一点是，日本在高新技术方面一直走在亚洲的前列，虚拟现实技术方面也不例外。在虚拟现实方面的实力日本是十分强大的，它在世界上都具有举足轻重的地位，为了加快虚拟现实技术在日本的发展，日本建立了一个大型的虚拟现实资源库，也许我们从这点能找到为什么日本在虚拟现实游戏方面能取得那么大成就的原因。在东京技术学院精密和智能实验室和NEC公司联合开发了一套VR系统，其主要作用是用来代替手处理CAD中的模型。它的工作原理是将操作者的手与数据有套相连接来达到控制虚拟场景的目的。
1.3国内虚拟现实的发展现状
反观国内，实事求是的讲在虚拟现实技术方面我们与发达国家还存在着巨大的差距。但随着信息技术的高速发展，VR技术正逐渐被各大院校所重视，越来越多的人对这项技术表现出浓厚的兴趣，我想随之而来的将会是虚拟现实技术在我国的生根发芽和蓬勃发展。在我国，对虚拟场景建模的研究和应用正朝着世界领先水平方向发展，VR应用系统的开发也在如火如荼的进行，一切都在朝着深度和广度方向发展。在这种大的浪潮之下，国家有关部门也开始重视这项技术。此外，国内的众多科研机构和高校也正在在对虚拟现实技术进行研究，并取得了一些不错的研究成果。
和美国一样，VR技术在我国同样最先应用与航空员的模拟飞行训练，北航在这方面是国内最早进行这方面研究的科研单位，近年来北航计算机系不断开拓进取，成功模拟出了高空飞行的特殊场景，足以满足航空员的训练要求。另外，清华大学使用QUICKTIME技术创建的“布达拉宫”，完成了全景VR制；浙大CAD&CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统。
1.4本文研究的主要内容
对学校机械实验室进行整体建模，搭建机械实验室虚拟实验平台，并选取其中减速器的拆装实验为例子，完成平台素材的选取，构建和导入工作。
第二章 机械实验室虚拟现实平台设计及软件介绍
2.1试验虚拟平台的设计目标
众所周知理工学科不同于文科，理工学科讲究的是理论与实践的结合，光有理论儿没有动手能力的理工生就像是是一个坏了一条腿的瘸子，将无法在科学的道路上大步前行，这就显示了实验对于理工生的重要性。实验室是学生将理论与实际相结合去检验真理的重要场所，在这里我们对于真理的认知将达到更高的层次，这是一个融合和升华的地方，这就要求我的这套系统具有较高的稳
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