基于虚拟现实VR技术的仿真实验研究

张玉伽 裴福玉 张立新 闫晓桂 宫晓博

摘 要： 随着现代科学技术的不断发展，仿真实验研究领域获取了较好的推动力，本文就对基于虚拟现实VR技术的仿真实验研究进行简单的分析和论述，以期通过本文章的研究为我国仿真实验研究提供有价值的理论参考依据。

关键词： 虚拟现实；仿真实验；研究

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879 （2017）20-0016-01

就目前的形式来看，VR技术已然成为了当今时代的主流，并且成了目前显示设备的一种重要发展方向，对于VR相关技术应用和研究需要我们给予更高的重视。从硬件上来看，本文章所研究的论点，在硬件上已经拥有了较为先进的VR交互设备，并且我国国内也拥有一些国家级机械基础及装备制造虚拟仿真实验教学中心。此外，目前我国的制度建设和规范建设，以及我国目前的实验研究热潮，都为本文章所研究的问题提供了较为有利的开展条件和开展基础。而目前我国在理论研究方面还比较欠缺，缺乏比较调理的理论研究和论述，基于此本文就对基于虚拟现实VR技术的仿真实验研究进行阐述。

1.虚拟现实VR技术

虚拟现实技术，全称为Virtual Reality，简称VR，其是由美国VPL公司创始人JaronLanier在二十世纪八十年代提出来的，其具体的内涵是，通过利用计算机的图形系统和现实及控制接口设备，在计算机上生成一个可交互的三位环境，并提供给用户一种沉浸感。虚拟现实技术是一种能够创造和体验虚拟世界的一种计算机仿真系统，能够利用模拟环境和利用源信息融合的交互式三位动态视影以及实体行为系统仿真使用的设备。2016年是世界VR产业快速发展的一点，在如今机械行业行业材料加工精度越来越高的前景下，以及目前机械行业实验中高耗能和高耗材的加工要求，为了能够实现实验成本的降低和实验失误率的降低，VR技术的高仿真度虚拟技术就成为了现代实验室模拟实验的重要技术水平，通过还原真实的实验数据，通过反复的使用，保证了其高利用率和易维护等优势。

2.模拟仿真实验设计要求

模拟指的是在交互的控制状态之下，对某一现象或者某一过程进行表现和展示，根据所需表现的现象，我们可以将模拟分为物理现象模拟、过程变化模拟、程序性模拟以及情形性模拟。一般模拟工作都是通过计算机辅助真实现象来进行的，在物理现象的模拟之中，将真实的现象或过程中的某一个规律在屏幕上的表现，来为研究者和学习者们去学习和研究，比方说在一些光学传播等问题的研究时就可以通过模拟仿真实验来进行。过程变化模拟，通常是研究者像学习者进行过程概念解释和讲解的过程，一般物理变化模拟和过程变化模拟都是一些不可人为随意干预的模拟实验。在程序性模拟的研究上，可以通过构成过程行为或动作顺序，来构建起相应的步骤序列，并依此来供给研究学者们进行学习或者训练。情境性模拟多指的是在不同的情形之下，根据不同研究需求和非技能行为，来进行一系列的模拟教学系列，并为研究者进行某一特种情形的展示。通常情况下模拟仿真实验多为物理现象模拟和过程变化模拟。

随着现代科学技术的发展，人们能够运用自然界中的不同现象与过程来进行模拟显示。并通过建立模拟实验来实现对现象的随时观察，确保实际实验的结果和现象能够更加的清晰，对于仿真模拟实验而言，研究者能沟通通过观察实验来了解实验的变化发生以及现象演变，可以通过是监控昂志或者观察空间的扩大和缩小来实现对某些条件及参数的实现对比调整，并对当前的状态说明解释给予一定的随时触发能力。模拟仿真试验的研究效果，能够较好的调动起研究者的观察能力和观察效率，并让抽象的概念及规则能够具象化表现，在模拟实验下，还能够避免真实实验失误下导致的资源浪费问题，且能够避免了真实实验下可能产生的一些危害。基于此，我们在进行模拟仿真实验设计的时候，就需要充分的考量到其模拟实验的重要性，并将构建主义理论与实验设计进行结合，通过建立起良好的计算机模拟物理实验以及对实验进行学习分析，来实现模拟仿真实验目标明确和良好发展，并对交互控制下的现象、过程、机制、原理等内容进行交互性的增强，让实验观察者能够更好的对模拟实验的状态、变化过程、影响因素、概率特点等方面进行动态细致的观察和思考。

3.基于虚拟现实VR技术的仿真实验建设内容

3.1虚拟现实实验室模型建设。

构建VR虚拟实验室的主要任务是构建虚拟实验室的三维模型。这个过程分为DVS3D，Unity3d，VRP Builder等软件学习；实验室参数和设备参数采集；虚拟实验室3D模型建立三个步骤。首先，我们需要学习使用VR模型开发语言和相关的开发软件，选择和購买支持VR硬件设备的软件开发，然后确定开发的实验室类型，然后进行实地调查以获得相关参数。最后根据所收集的参数构建虚拟实验室VR模型。公司位于：

3.2人与虚拟场景的交互仿真。

这部分的研究目的是模拟构建的VR虚拟实验模型与人体运动指令之间的相互作用。在构建的虚拟实验室模型中插入触发功能，使人体可以使用VR硬件设备控制实验室设备，仪器相关的变量触发。另外，VR交互设备的选择也是与软硬件兼容，实现其中一个要控制的要点。公司位于：

3.3已经建成了虚拟现实实验室的远程应用。

在开发VR虚拟实验室和相关的交互触发功能后，我们可以利用这个程序开发一个虚拟的实验室教学系统，使用学校机房的主机服务器，并可以在校园网上远程登录。这部分研究主要集中在网络控制工程，致力于开发这种网络共享系统及其教学用途。

4.总结

通过本文章的研究，旨在为我国的仿真实验建设提供有价值的理论参考依据，并通过本文章的论述，将虚拟现实VR技术下的仿真实验构建以及人体与虚拟场景的仿真交互等方面进行深入的研究。

参考文献

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