虚拟样机技术论文例1

引言

从20世纪90年代开始，美国国防部为了更好、更快、更省地采购和部署满足21世纪军事需求的武器系统，进行了一系列卓有成效的防务采办改革，提出了基于仿真的采办（Simulation Based Acquisition，SBA）的概念。基于仿真的采办的核心思想是通过采用建模与仿真技术，以并行、迭代、柔性的思想指导武器系统的开发与采办，实现武器系统全生命周期各阶段的协同工作，是对传统采办在过程、支持环境和采办文化上的变革与创新。经过多年的实践与发展，基于仿真的采办得到美国军方和工业界的充分肯定，他们认为，基于仿真的采办可为切实缩短武器装备的研制周期、减少资源消耗、降低采办风险、提高装备质量。

虚拟样机（Virtual Prototype，VP）是基于仿真的采办中的一个重要概念，是建模与仿真技术在其中的一个最重要的应用形式。它利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试、评估和人员训练，成为缩短产品开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力的重要手段。

随着高新技术成果大量地应用于武器装备，武器装备变得越来越复杂。传统的串行采办过程，论证方、用户方、研制方和评估方分离的采办制度将很难适应未来武器装备的发展需求。因此，可以借鉴美军基于仿真的采办的成功经验，以并行、迭代、柔性的思想指导武器装备的开发与采办，用虚拟样机代替物理样机参与武器装备的预研、方案论证、工程研制、定型试验等过程阶段的试验与评估，并将试验与评估的结果直接反馈于武器装备的设计与研制，通过并行、迭代、柔性的方式不断地改进和完善武器装备的设计，更好地适应与满足未来不断变化的军事作战需求，降低武器装备的开发风险和开发成本，缩短研制周期，提高产品质量。

1虚拟样机技术

根据美国国防部建模与仿真办公室（DefenseModeling and Simulation office，DMSO）的定义，武器装备的虚拟样机是指在需求分析、方案论证、系统设计、演示验证等阶段使用的、代替武器装备实物样机的数字模拟产品。虚拟样机将建模与仿真技术扩展到新产品研制开发的全过程。它以计算机支持的协同工作为技术基础，通过支持协同工作、CAD、CAM、建模与仿真、产品分析、计算可视化、虚拟现实的计算机工具，将各个集成化产品小组（IntegratedProduct Team，IPT）的设计与分析人员联系在一起，共同完成新产品的概念探讨、运作分析、初步设计、详细设计、可制造性分析、性能评估、生产计划和生产管理等工作。

利用虚拟样机代替物理样机，可缩短开发周期，降低开发和测试成本，改进设计质量。利用虚拟样机，可使产品的设计者、使用者和评估者在产品研制的早期，在虚拟环境中，直观形象地对虚拟样机进行优化设计、性能测试、制造和使用仿真，对启迪设计创新、减少设计错误有着重要意义。

1.1虚拟样机技术的特点

1.1.1虚拟样机在产品的全生命周期中是不断进化的

李伯虎院士等学者认为，利用虚拟样机技术开发虚拟样机的过程，实质上是一种产品全生命周期基于模型的不断提炼与完善的过程。不仅如此，作者还认为，在产品的全生命周期内，随着论证方、研制方、使用方和评估方对产品认识的不断加深，虚拟样机的开发是一个不断进化、不断完善的过程。虚拟样机经过不断地迭代，逐步完善，逐渐逼近最终的实际物理样机，最后研制方根据最终的虚拟样机生产制造出满足设计目标的物理样机。

在进行系统论证时，由于对产品的认识还不深入，论证方仅仅能够勾勒出产品的大概轮廓，提出产品的主要战技指标要求，对于虚拟样机的许多细节，暂时还无法进行确定。当进行系统设计时，随着对产品设计的全面展开，虚拟样机的细节逐步丰满，产品的组成、工作流程、内外部接口等内容不断丰富，虚拟样机得到了初步地进化与完善。在后续的虚拟制造、虚拟试验、虚拟使用等环节，制造方、试验方和使用方会发现产品在论证与设计中的许多问题与缺陷，不断地提出产品的改进意见。这些都反馈到产品的论证方与设计方，对虚拟样机的设计进行修改完善，实现虚拟样机的不断进化，最后形成最终的虚拟样机产品，如图1所示。

1.1.2虚拟样机成为论证方、用户方、研制方和评估方之间直观的交流语言

以往，产品的论证方、用户方、研制方和评估方之间的交流主要通过各种文书实现，包括研制任务书、设计方案、设计图样、试验报告和使用说明书等文件。一方面，这些文件数量庞大，读完并理解需要耗费较长时间；另一方面，这些文书不直观，各方对文书的理解存在偏差，很难使各方对产品形成统一完整的认识。这些不利于各方之间的交流沟通，也直接影响到武器装备的作战使用。

利用虚拟样机，就很容易使各方对产品的认识具体化，形象化。论证方向研制方说明研制目标和要求时，可以将其论证的虚拟样机运行于仿真作战环境中，直观形象地展现武器装备的作战环境、作战目标、作战过程、使用要求、战技指标等，使双方沟通更通畅，更容易达到一致的认识；当用户培训操作手时，就可以直接利用虚拟样机，这样不仅能够比较容易地发现武器装备的设计问题和缺陷，而且武器装备的技术特点、使用特点也会直观立现，也使得部队能够在战时更好地运用武器装备，使用武器装备。

1.1.3虚拟样机利于增量式开发的实现

增量式开发是指，已经识别了武器装备的预期能力，对于其终能力的需求是明确的。最终能力需求是可以通过多次增量开发得到满足，但武器装备的每次增量开发取决于当前的技术成熟度。这是为了平衡技术成熟度和研发风险、费用以及用户能力需求紧迫性之间的关系。这样就允许核心作战能力可以快速投入战场来满足作战需求。这种策略可以随着技术的逐步成熟，将作战能力以连续增量的方式投入战场。增量式开发可以加快技术进步到战斗生成之间的转化，缩短武器装备的采办周期，形成“研制一批、生成一批、装备一批”的武器装备持续发展局面，使得关键技术进步可以快速形成战斗力。

虚拟样机的并行、迭代、柔性的开发过程与增量式的开发过程非常吻合，使增量式开发的过程较容易实现。另一方面，虚拟样机的模型复用技术也可以与增量式开发相结合，在增量式的开发过程中大量地使用模型复用技术，进一步加快开发过程，缩短开发周期，快速技术进步向战斗力的转换。

1.2虚拟样机技术的应用

目前虚拟样机技术已经显示出其强大的生命力，广泛的应用于航空、航天、车辆、机械等领域。波音777就是一个采用虚拟样机技术的典范，它首次采用虚拟样机技术实现了包含300万个零件的波音777飞机全过程无图纸设计。在11个月的时间里，设计小组利用虚拟样机完成了751个飞行小时的机翼测试，730个地面小时的飞行性能测试，1088个飞行小时的推进器性能测试，770个飞行小时的飞行稳定性测试，830个地面小时的飞行开发，1280个飞行小时用于ETOP，913个地面小时用于系统验证，共8384个测试小时，他们耗费了最短的时间进行了历史上最长时间的测试，减少了94%的费用和93%的设计更改。

随着仿真技术的发展，虚拟样机技术与武器系统的结合也越来越紧密。例如美国麦道公司采用虚拟样机技术研究F/A-18战斗机的发动机装配问题，可以在30分钟内确定发动机是否能够完全适应飞机及维修设备的需要；美国研制第4代战斗机F22的过程中，虚拟样机试验与评估以及风洞试验的经费比是6：4；美国“响尾蛇”空空导弹的三个型号，由于采用了虚拟样机技术，靶试的实弹数由129发减少到35发；在“爱国者”、“罗兰特”和“尾刺”地空导弹的研制过程中，节省研制经费10%～40%，缩短研制周期30%～40%，这三个地空导弹的靶试情况如表1所示。

李伯虎院士等人是在国内较早开展虚拟样机研究的技术团队之一。他们基于国家863/CIMS航天并行工程项目，开展了复杂系统的虚拟样机技术研究、应用与初步实践，并开发了具有自主知识产权的虚拟样机支撑平台，并将虚拟样机技术成功地应用于航天飞行器的设计与制造。

另外，虚拟样机技术在国内已成功地应用于导弹、火炮、轻武器等武器系统的设计与制造领域，也成功应用于机器人、数控机床、拖拉机等装备的设计与制造领域，甚至也应用于过山车和乒乓球发球机等娱乐设备的设计与制造领域。

2虚拟样机试验

2.1虚拟样机试验可以使传统的串行采办过程并行化

由图2可知，传统的采办过程是一种串行的采办过程，装备试验与评价活动并未贯穿装备的整个采办寿命周期，主要处于工程研制阶段之后，生产部署之前。传统的装备试验与评价活动基本上是以单件装备型号产品为试验对象，试验目的基本上是为了检验装备型号产品的各个单项性能指标是否达到了初始设计要求。利用虚拟样机试验就可以将传统的串行采办过程转变为如图3所示的并行的采办过程。

2.2虚拟样机可以弥补试验时物理样机数量上的不足

一般来说，装备在进行定型试验之前，生产的数量都极少，不能满足今后体系效能试验的数量要求。由于经费、生产能力等方面的原因，研制方又不可能生产出符合体系效能试验数量要求的装备。因此，在体系效能试验之前，对虚拟样机进行验模与评估，确保虚拟样机能够代替物理样机参加试验；试验时，利用虚拟样机代替部分物理样机，构建体系效能试验环境，驱动试验运行；试验后，对虚拟样机和物理样机的表现进行综合分析，评估装备的体系对抗效能。

2.3可以将LVC仿真资源进行综合集成构建逼真的虚拟样机试验环境

虚拟样机技术论文例2

有学者认为，虚拟技术是指以网络技术、多媒体技术等具有物理实体特征的信息技术为物质基础，建构虚拟技术场域的技术中介手段。这种分析比较明确地表述了虚拟技术实体不是虚拟的，作为存在于现实空间的技术表现形态，它是具有物理特征的技术，虚拟技术的“虚拟”性在于是建构虚拟技术场域，即网络虚拟空间的技术中介手段。虚拟技术实现了波普尔所描述的世界1、世界2和世界3的高度契合与统一，在理论上具有同构性，从这个意义上说虚拟技术是具有革命性的技术形态。也有学者认为，所谓虚拟现实技术，是指在计算机软硬件及各种传感器(如高性能计算机、图形图像生成系统，以及特制服装、特制手套、特制眼镜等)的支持下，生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境，使用户在这些软硬件设备的支持下，能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的“虚拟”世界中的对象进行交互作用。

从词源看，“虚拟”一词是由英文virtual reality(虚拟现实，又译虚拟实在)派生出来的。在英文中，表示“虚拟的”词语并非unreal(不真实的)、visional(虚幻的)、pretended(虚假的)或fictitious(编造的)，而是virtualiter，意为“具有可产生某种效果的内在力的”，源于拉丁语“virtus”、“virtualis”。中世纪神学家兼逻辑学家邓?司各脱曾赋予这个词最初的哲学含义。他从唯史论的基本观点出发，认为事物的概念不是以形式的方式，而是以产生某种效果的内在力量或者能力的方式涵盖其经验性的内容，从而构成形式上统一的现实。因此，事物的概念就是一种虚拟的现实。他试图用“虚拟的”这个词来沟通形式上统一的实在与人们杂乱无章的经验之间的鸿沟，他把虚拟实在赋予事物或过程经验的某些方面，把经验等同于实在。从这个意义上来说，人类思维、意识的发展过程，人类运用概念、符号进行抽象思维来认识自然的过程，就是一个不断虚拟化的过程。人的历史和经验，要依靠文字虚拟过程来传递、保存。印刷文字和图像的物理持性中，包含了虚拟化了的人类经验，使得人不必亲身经历，便可以继承祖先的历史和经验。显然，这种借助意识、概念和符号的虚拟是现实在人脑中的表现形式，同时也是人认识现实世界的方式。

牛津大学出版社出版的《牛律辞典》(1989)对目前计算机及通信等科技领域里经常使用的“virtual”解释是:“Not physically exiting as such but made by software to appear to do so from the point view of the program or the user。”可以翻译为:一种由软件生成的非物理存在，但从程序和用户角度来看像真的一样。虚拟特指用0、1数字方式去表达和构成事物及其关系。商务印书馆出版的《牛津高级英语学习词典》(OALD)中对“虚拟的”(virtual)一词的解释是:实质上的，但尚未在名义上或正式获得承认。《美国传统辞典》对virtual的解释是:“Existing or resulting in essence or effect though not in actual fact，form，or name”，意为“虽然没有实际的事实、形式或名义，但在实际上或效果上存在和产生的”。

“虚拟”一词的当代用法，来自计算机技术和软件工程。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中，“虚拟的”意味着“虽然是无形或非正式的，但在功能上相当于……”。因此具体地说，虚拟就是用数字方式去构成这一事物，或者用数字方式去表达这种关系，从而形成一个与现实不同但又具有现实特点的数字空间。

计算机科学家用“虚拟内存”来代表计算机以这种方式设置的RAM(随机存取存贮器)。虚拟内存技术不添加硬件即可扩展计算机的数据存储，例如，在个人计算机上，虚拟内存可以是RAM的一部分，仿佛它就是硬盘存储空间。这种虚拟磁盘可以像硬盘那样来用，但却不用受实际的机械磁盘的物理限制。随着计算机和信息技术等的发展，虚拟的意义有了扩展。正如美国学者迈克尔?海姆(Michael Heim)所指认:“‘虚拟’一词的涵义后来变成了任何一种计算机现象，从计算机网络上的虚拟邮件到虚拟工作组，到虚拟图书馆甚至虚拟大学，可谓应有尽有。在每种情况下，这个形容词所指的是一种不是正式的、真正的实在。当我们把网络空间称为虚拟空间时，我们的意思是说这不是一种十分真实的空间，而是某种与真实的硬件空间相对比而存在的东西，但其动作则好像是真实空间似的。”从数字化虚拟技术的实践应用来看，虚拟技术在电子计算机领域已经获得了非常广泛的应用。“虚拟内存”(Virtual Memory)、”虚拟存储器”(Virtual Storage)，“虚拟主机”(Virtual Host/Virtual Server)、“虚拟光驱”、“虚拟终端”(VPC)、“虚拟专用网”(VPN)成为经常被使用的电子计算机术语。

这些计算机专用术语基本上可以解释为:以电子计算机硬件技术为技术基础，以软件技术为技术解决方案，在计算机或网络上建构出来的具有真实硬件功能的虚拟的技术存在方式。这些技术存在方式是建构虚拟世界的技术基础。我们可以发现，虚拟技术既包括硬件技术也包括软件技术，是硬件技术与软件技术高度契合的数字化关系表达方式。今天软件工程师们一般是在一种不是正式的、不是真实的但又是实际的意义上来使用这个术语，也就是说相对于自然的、物理的存在来说，虚拟实在让主体在感觉层面上产生具有效果上的等同性。同时软件工程师们也没有把虚拟实在所构成的空间环境简单地称为可能世界，因为在现实世界中许多不可能发生的现象在计算机系统中能够发生，虚拟蕴含着比可能更宽泛的哲学内容。

从认识论的角度来理解，“虚”是一种主观存在，特指大脑对“实”的感知、认知和加工以及在此基础上形成的意象和意境。意识是大脑的本能，意识运动的机制形成人类大脑的思维。人类通过思维形成对“实”的意象和意境。从本质上来看，“虚”是存在于大脑之中的东西。“虚”的主体或精髓——意识或思维——不能以外在的形式精确再现。但却可以通过语言、动作、表情、文学艺术等形式对其进行描述，我们可以广义地称其为“虚拟”。 正如尼葛洛庞帝(Nicholas Negroponte)在《数字化生存》中所说:“虚拟现实能使人造事物像真实事物一样逼真，甚至比真实事物还要逼真。”

参考文献

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0.前 言

新世纪以来，随着计算机图像学，人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计和制造等技术的告诉发展，虚拟现实技术在工业实际中的应用越来越多，已经成为工业设计各个阶段不可缺少的工具。虚拟现实技术的广发应用是现代工业实际走向更全面的数字化，是设计部门与企业管理、工程设计与市场营销等产品开发的主要部门之间的交流变得更加容易，不记打打缩短了企业产品开发的时间，而且也为其产品的宣传、销售赢得了先机，为企业在竞争中取胜添加了筹码，加快了企业发展的步伐。

1.虚拟现实的定义

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种计算机界面技术。从本质上讲，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观、自然的实时感知交互工具，最大限度地方便用户操作，提高整个系统的效率。根据VR应用的对象不同，VR的作用可以表现为不同的形式，如将设计概念或方案可视化和可操作化，以方便设计评价和优化；实现逼真的遥现场效果等。

2. 虚拟现实技术在工业设计各个阶段中的应用

（1）虚拟现实技术在需求分析阶段中的应用

通过结合虚拟现实技术的Web页面进行市场调查，可以激发被访问者的兴趣，所得到的信息更丰富，更准确，并且有针对性，这样在产品设计之前可以真正了解市场的需求情况。同时可以利用给予Web的虚拟设计环境把产品的特点和功能尽可能展示给用户，并通过用户的反馈信息获得的个性化需求信息，这有助于设计出符合大批量定制原则的合理的产品结构。。

（2）虚拟现实技术在概念设计中的应用

在概念设计中运用虚拟现实技术，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多关注产品使用者感受，而非产品本身。在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受；利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件，在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可以根据用户的建议，邀请专家和部分用户一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。

（3）虚拟现实技术在详细设计中的应用

详细设计是概念设计之后的一个重要阶段，包括零件详细设计、工艺详细设计和可制造装配性详细分析等，其中可制造装配性详细分析尤为重要。。在进行复杂产品结构设计时，通过虚拟像是技术可以直观地进行装配分析，避免可能出现的干涉和其他不合理问题，及虚拟装配。

（4）虚拟制造

虚拟现实技术为制造模拟带来了真正的虚拟制造环境，通过虚拟知道可以发现制造中潜在的问题，进而在产品实际生产前就采取预防措施，达到产品一次性制造成功的目标，从而降低成本，缩短产品开发奏起，增强产品的竞争力。

虚拟制造系统基本上不消耗资源和能源，也不生产实际的产品，而是运用计算机迷你现实中产品进行产品设计、开发与制造过程，它的运用将会对未来制造业的发展产生极大的推动作用。。

（5）虚拟评价和测试

在虚拟工业设计中不可忽略的一环是虚拟产品进行评价和测试。虚拟评价技术主要是在方针的基础上，对产品运行状态与性能进行虚拟条件下的评价，从中获得修改的依据，降低修改和生产的成本。

3.结束语

正如其它新兴科学技术一样，虚拟现实技术也是许多相关学科领域交叉、集成的产物。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。我们必须清醒地认识到，虽然这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论，目前虚拟现实技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题，还根本未涉及“人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程。只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底的克服了。我们期待这有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。

参考文献：

[1]张立群. 计算机辅助工业设计[M]. 上海：上海人民出版社，2003

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一、虚拟现实技术的概述

虚拟现实（VirtualReality，简称VR技术），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和感知性为基本特征的计算机高级人机界面[1]。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机，即通过计算机图形构成的三维数字模型，以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器(HMD)、数据手套等辅助传感设备，给用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用者可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

作为尖端科技，虚拟现实综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和传感技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术的应用前景十分广阔，已广泛应用于工业、模拟军事演习、工程、教育、医学、字化酒店、商品展示、娱乐等领域，也同样适用于网络会展。

二、虚拟现实技术在会展业中的应用现状

随着迅速发展的虚拟现实技术与计算机多媒体展示技术的结合，在展览方面也不断涌现出一些结合虚拟现实技术的网络会展。如今国外的虚拟会展业已经十分成熟，如著名的德国汉诺威展，在网络上运用虚拟现实技术建立三维立体的展示系统；国外一些城市宣传也开始采用虚拟现实技术，如网上新加坡、虚拟庞贝古城、虚拟巴黎圣母院等，运用三维虚拟现实技术展示一些有价值的文物、展品和三维场景，使用户能够通过Internet远程连接去体验。

国内的虚拟会展目前还基本属于界面包装，主要通过二维平面静态地网页展示，如中国茶叶博览会，采用虚拟现实技术对茶具和茶文化进行网上浏览，还有虚拟现实环球网站（www．vwww．com）利用虚拟现实技术进行网上展销；再如武汉国际机电博览会，采用网上虚拟武博会和武博会同期开幕，未到展会现场的客户通过点击该网站，就可像亲赴现场一样，可在场馆内每一个展位前流连，任意观看各种产品，了解它们的性能和用途，甚至突破实际参观过程中的限制，深入了解展品的内部结构，浏览武博会的即时信息。

虚拟展览系统按其表现形式可分为三类：①运用图文声像以及环视图展示物品和场景。这类系统因表现形式的局限，不能更生动、更全面的展示。②单纯的三维场景展示，用户可以随意漫游，但只提供展览会的表面形式，不提供展览内容与展览场景的关联。③既提供三维场景，也提供实际展览内容，并与三维场景结合在一起[3]。

三、基于虚拟现实技术的网络会展发展的展望

在综合考虑现有技术条件及未来虚拟现实技术发展前景的情况下，网络会展的发展将会呈现出两种模式，即现阶段的实物会展+网络会展+电子商务模式和未来的实物会展+网络会展模式，具体理念如下：

（一）实物会展+网络会展+电子商务模式

网络会展作为会展业一种新的发展形势，有着广阔的发展前景。但目前网络会展还只是实物会展的补充和配角，网络会展只有作为实体展览的辅助，才能逐渐地被人们认识而发展起来。免费论文，虚拟现实技术。就目前情况而言，线上展会和线下展会二者可相互补充，二者有机融合会相得益彰的。当然双方会有部分重叠，但不可轻言取代，否则就是昏了头了，若干年后或许会的，但至少目前不会。因此，我们不能夸大网络技术的作用，基于传统会展的传统优势，传统会展仍然起着主导作用。免费论文，虚拟现实技术。同时，随着会展业的蓬勃发展，促进了电子商务技术向会展业的渗透，在某种程度上弥补了网络会展技术的不足，促进着网络会展的发展。

总之，在目前甚至今后相当长的一段时间内，我国会展将遵循实物会展+网络会展+电子商务模式，即充分利用电子商务技术大力发展网络会展，实物会展和网络会展并举，实物会展结束后，网络会展作为实物会展的延伸和补充，继续实行“永不落幕的会展”，并不断更新、丰富和完善，使实物会展和网络会展相互促进，共同发展壮大。

（二）实物会展+网络会展模式

由于网络展会的模式模糊和传统展会的主导地位，中国会展业进入网络时代还有很长的一段路要走。但从长远来看，网上会展前景不可限量，随着虚拟现实技术的进一步发展，必将成为现代展览业的重要组成部分，必将代替部分实物会展，从而实现实物会展和网络会展并存的局面，这是一种必然的趋势。免费论文，虚拟现实技术。免费论文，虚拟现实技术。因为网上会展有不受时空限制、节省展览交易成本等优势，很多商品和服务都适合在网上进行展览和销售。如网络图书展就有绝对优势，因为图书没有过多的质地的要求、尺寸的要求，在网上看到的这本书和书店买到的书几乎没有差别。另外，从目前网络交易的商品清单看，网络交易的对象正从数码产品迅速扩展到服装、电器、日用品、玩具、个人护理品等众多产品，而这些产品正是我国制造的优势所在，也是目前办展频率最高的产品。免费论文，虚拟现实技术。这些产品将来都可以作为网络会展展示的对象，市场前景好。免费论文，虚拟现实技术。

此外，会展业的发展与土地资源供给瓶颈的矛盾已见端倪。政府不可能无止境的耗费大量土地进行场馆建设，同时场馆建设投入大、周期长、风险大，而在互联网上建立虚拟展馆，举办网络展览却可以节省大量时间和金钱，大大提高展会的效益。可见，我们既要看到目前实物会展的优势，也要前瞻性的看到网络会展的优势，尤其是网络会展的后发优势和趋势，为大力发展网络会展，共创低碳会展经济做好一切准备。

参考文献

[1]刘伟.基于虚拟现实技术的企业展项的设计[J].现代电子技术，2009（24）：49.

[2]许亚丹，王野.网络会展的传播与经济比较[J].当代传播，2006（5）：66.

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1 计算机虚拟技术

计算机虚拟技术是对物理计算机中的资源开展分配的技术，如在物理计算机中，可以利用虚拟技术来构建具有独立硬件资源的虚拟机，并且可以运行多个相同或者不同的操作系统。当前计算机虚拟技术已经在IT领域得到了广泛的应用，并成为了云基础架构构建中的重要技术之一。从计算机虚拟技术的优势来看，计算机虚拟技术具有着更高的资源利用效率、更好的隔离性与安全性、更低的成本、更高的兼容性能以及更加便捷的管理，这些优势也决定了计算机虚拟技术可以在计算机教学中具有一番作为。

2 计算机教学中应用虚拟技术的必要性

我国高等教育规模的扩大对我国高等院校所具有的教育能力、教育水平等带来了挑战，从我国当前计算机教学的现状来看，一些院校受到教学条件的限制而体现出了计算机实训教学设备亟待完善的问题。从计算机教学需求方面来看，由于计算机已经成为了当代人才必备的基本素养之一，所以无论学生的专业是否为计算机，都需要使用计算机实验室来提升自身的计算机素养，这也决定了计算机设备的完善是高等教育开展过程中必须要面临的重要问题。从当前计算机教学所具有的教学能力来看，以计算机实训教学内容与任务为依据，学校在计算机实验室的完善中需要构建多种系统和应用环境以适应教学需求，在这种要求下，传统的计算机实验室已经难以满足计算机实训教学的需求，因此，提升计算机设备的多样性是提高计算机教学能力的必要途径。然而对于学校的计算机实验室构建工作而言，不仅设备的完善需要投入较多的成本，而且计算机系统与应用环境的多样性也为设备的安装与维护带来了较大的困难，这些困难主要体现在以下几个方面：一是物理计算机具有着较为复杂的系统恢复操作。在计算机教学过程中，学生并没有对计算机操作理论做出完全掌控，所以在计算机实践操作中，尤其是在网络攻防、系统安装等内容的教学中，不可避免的要对计算机硬件或者系统造成破坏，并且在学生上机之后，计算机也容易出现无法恢复到初始状态的问题，这种问题的存在将能够在一定程度上影响计算机的使用和教学的顺利开展；二是在计算机系统不断发展的背景下，多样化的计算机教学内容要求使用不同的操作系统，但是计算机系统的安装与转换却十分繁琐，这给计算机实验室的维护和管理带来了较大难度；三是在传统的计算机实验室管理工作中，计算机设备的易用性和管理工作的开展存在矛盾。如果在计算机教学中对计算机实验室进行开放性管理，则学生的上机行为则难以实现有效控制，而学生对计算机系统的改动会导致管理与维护出现困难。但是如果在计算机教学中对计算机实验室开展严格管理，学生在实践操作会受到各种限制，因此学生难以体验到真实环境中的计算机实践操作，这会在一定程度上制约学生计算机素养的提升。从大多数学校对计算机实验室的管理来看，还原卡的使用是解决以上问题的主要手段。还原卡可以依靠网络克隆技术来对计算机系统进行还原，当物理物理计算机出现故障时，可以通过网络发送系统来解决故障，基于这种技术，计算机实验室中的软件与系统并不需要重复安装，然而这种技术也仅仅适用于一般的教学环境与教学要求，这主要是因为还原卡并非适用于所有系统，即便是能够在所有系统中都使用还原卡，也会导致磁盘占用过多与系统恢复较慢的问题出现。

3 计算机教学中虚拟技术所具有的优势

随着我国高职院校办学规模与教育质量需求的不断提高，许多高职院校都在教学方面投入了大量的人力资源与资金，并且以提升教学水平为出发点对实训基地、实验室等做出了完善，同时也对实验教学和实验资源的管理给予了较高重视。但是从计算机教学方面来看，由于大部分高职院校在计算机教学设备的更新、教学场地的拓展方面都面临着高职院校扩招所带来的挑战，所以经费投入的欠缺导致了计算机实训设备有待完善的问题，并且这一问题的存在也导致了高职院校学生没有机会参与更多的计算机实践联系，从而使学生的理论应用能力发展受到了制约，并限制了学生就业能力与就业竞争力的提升。而虚拟技术的发展则可以为高职院校计算机教学的实践化与信息化发挥出重要的推动作用，将虚拟技术应用到计算机教学过程中，不仅可以有效降低计算机实训教学基地和设备建设所需要投入的成本，同时也能够在打破教学时空限制、提高学生参与计算机实训教学便捷性的基础上缓解计算机实训教学管理工作人员的管理压力，从而提升师生在计算机实践教学中的主动性与积极性。从计算机教学实践方面来看，计算机虚拟技术的应用可以为计算机教学活动的开展创造一个接近与真实情境的教学环境，从而使计算机实践教学活动需求得到满足。在计算机教学过程中，计算机虚拟技术所具有的优势主要体现为以下几点：

3.1 在计算机教学中，计算机虚拟技术的使用与维护更加便捷

在计算机教学过程中，可以在使用计算机虚拟技术的基础上，在一台计算机中制造模拟计算机，这些计算机有着独立的内存、操作系统与硬盘，并且可以独立运行，因此，在使用计算机虚拟技术开展计算机教学的过程中，即便是某一台虚拟机出现故障，真实存在的计算机以及其他虚拟机都不会被破坏，而对于出现故障的虚拟机，我们可以通过删除重建来完成维护，在此过程中，硬件部分并不需要更换。

3.2 在计算机教学中，计算机虚拟技术具有着更高的安全性和耕地的投入成本

由于使用计算机技术可以基于一台计算机模拟出多台虚拟机，因此可以在计算机教学中实现计算机的一机多用，因此，计算机虚拟技术在计算机教学中的应用有利于减少计算机实训教学投入成本。另外，基于虚拟技术模拟的虚拟机具有着较强的环境适应性，当计算机实训教学要求产生改变时，学校并不需要依据这些要求来进行计算机设备的购置，而只需要改变虚拟机的配置即可，这也会降低计算机实训教学中设备完善所需要的投入成本。相对于实体计算机而言，虚拟计算机的运行不会导致实体计算机面临计算机病毒等威胁，因此，从安全性能来看，基于虚拟技术模拟出的虚拟机具有着更好的安全性，而这也降低了计算机实训教学的管理难度。

3.3 在计算机教学活动中，基于虚拟技术模拟的虚拟机可以凭借较强的一致性来实现便捷安装

如果在虚拟技术的使用中，虚拟机的模拟需要复杂的流程和较多的时间，则可能会对教学效率产生负面影响，而事实上，虚拟机中的系统文件都是用映像包来存储，因此，在虚拟机的构建中，我们只需要通过复制映像包就可以完成移植，较强的移植性提高了虚拟机的构建速度，并且可以确保虚拟机配置的一致性。同时，将计算机虚拟技术应用到计算机教学中，可以在很大程度上来完善传统计算机教学中亟待改善的问题，作为计算机教师，只要确保自身的物理计算机具有正常的操作系统，就可以确保教学设备的可使用性，并且虚拟机的便携性、易用性也可以在一定程度上推动计算机教学效率的提升。

3.4 基于虚拟技术构建的虚拟机同样具有着联网能力

因此，对于具有不同教学任务与教学目标的计算机实训教学活动，虚拟机都可以满足其要求。另外，虚拟机的构建本身就可以成为计算机实训教学中的内容，这要求教师引导学生来了解虚拟机构建中的理论与操作方法，并要求学生在计算机实训或者日常生活中进行虚拟机的组建。当然，教师有必要将虚拟机在日常生活中的作用告知学生，如在预防病毒方面虚拟机所具有的良好表现等，从而推动学生学习兴趣和学习积极性的提升。

4 计算机虚拟技术在计算机教学中的应用

4.1 构建多系统环境

教学机教学具有着多样化的教学内容，而教学内容的差异对计算机系统环境也具有着不同的要求，为了满足这些不同的计算机系统环境要求，学校可以采用虚拟技术来构建具有多种系统环境的虚拟计算机。无论是搭载哪一类计算机系统，虚拟计算机在完成文件部署滞后就可以通过启动来实现正常运行。而对于物理计算机而言，虚拟计算机仅仅是一个子系统，这种子系统可以对多种操作系统进行兼容从而实现一个物理计算机中系统的多样性。另外，在物理计算机中，可以利用计算机虚拟技术来构建一个虚拟的局域网，局域网中的网络运行情况与真实的局域网网络运行情况相一致，因此，在计算机实训教学中，可以有效解决网卡冲突等问题，并且学生在学习如局域网搭建等教学内容的过程中也并不需要操作多台计算机，这不仅可以降低物理计算机出现损坏与故障的几率，同时可以降低计算机实验室的维护成本。

4.2 实现便携式计算机

在传统的计算机教学过程中，学生只能在实践教学课堂中通过上机来对教学内容做出练习，这种时空限制导致了学生在课后并没有太多接触真实操作实验环境的机会。然而计算机虚拟技术在计算机教学中的应用却可以有效突破这种时空限制，这主要是因为虚拟机文件可以让学生通过便携式拷贝设备来进行存储，并带出计算机实验室。只要是在由物理计算机的环境下，学生就可以将这些文件拷贝到物理计算机中并获得如同实践教学课堂中一样的虚拟机体验。这种功能的实现得益于虚拟计算机文件是在宿主机中以文件的形式存储，这让虚拟机具有了十分强大的便捷性与一致性。另外，在计算机教学中，当教师需要开展计算机技术讲座而讲座地点的计算机环境并不允许相关软件运行时，教师也可以通过发挥虚拟计算机的便携性来解决不兼容的问题，在此方面，教师需要携带的只是一个U盘或者是移动硬盘，而并不需要写到笔记本甚至是体积更大的物理计算机。

4.3 构建网络教室

在计算机教学过程中，传统物理网络教室需要用户进行远程登录，在这种网络教室中，首先较差的隔离性导致物理计算机需要面对更加严重的安全威胁，并且会让物理计算机存在宕机甚至系统崩溃的风险；其次权限较低也是这种网络教室的重要缺陷，用户在使用这种网络教室的过程中，管理者为了确保物理计算机能够在安全的环境下运行而限制了用户权限，当学生不能修改系统设置、不能进行软件安装时，学生计算机素养的提升也会受到限制；再次，在这种网络教室中，资源分配存在着一定的不合理性，当一个学生使用的资源较多时，就会对其他学生的资源进行占用，甚至会导致计算机系统所具有的运行速度降低。而基于虚拟技术基础上构建的虚拟网络教室则能够实现一人一机，当然这种网络教室同样具有着缺陷，即用户之间所进行的交互以及虚拟机的启动速度是需要解决的难点问题。但是虚拟网络教室所具有的有点也同样明显，相对于传统物理网络教室而言，虚拟网络教室可以实现对虚拟机进行隔离，这让虚拟机具有了更好的独立性与隔离性。同时在对虚拟机进行使用的过程中，学生都具有着管理员身份，因此，学生具有着虚拟机中最高的操作权限，这能够在很大程度上确保学生能够获得良好的上机体验。另外，虚拟机的配置在设定之后不会受到其他虚拟机的影响，所以在资源的分配方面更加合理。

5 小结

综上所述，计算机虚拟技术在计算机教学中具有着重要的应用价值，因此作为计算机教育工作者，应当对计算机虚拟技术的应用做出探索与研究，并通过优化计算机教学中的计算机虚拟技术以及推动计算机教学中虚拟技术应用的多样化来实现计算机教学质量和教学效率的提升。

参考文献

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[2]劳翠金.高职计算机网络课程应用虚拟技术教学探析[J].广西教育，2013（19）.

[3]吴亚林.浅谈虚拟技术在计算机教学中的运用[J].电脑编程技巧与维护，2012（18）.

[4]马静.在计算机教学中虚拟技术的应用分析[J].计算机光盘软件与应用，2012（14）.

作者简介

虚拟样机技术论文例6

1常用虚拟技术

1.1虚拟仪器技术

虚拟仪器是基于计算机强大的数据存储、处理和显示能力，利用软件编程，模拟仪器各项功能，通过友好互动的图形界面让使用者在计算机上操作就像使用仪器操作一样。目前世界上最著名的3个虚拟仪器开发平台是LabWindows/CVI，Labview和HPVEE，也有学者利用3dmax，Unity3D等三维模型软件构建模拟三维虚拟仪器。

1.2虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它主要是利用计算生成所设定的三维立体虚拟环境或物体，使用人体感知技术将人类的思维、动作、感觉等经过三维交互设备与计算机交互反应，让人有身临其境的真实感觉。虚拟现实技术是现今仿真研究领域的前沿和热门，应用范围遍及各行各业。

1.3虚拟地理环境

虚拟地理环境是一类以地理特征、地理规律为本源，以地理感知、地理分析为目的，利用网络、计算机、虚拟现实等技术构建的开放式地理环境及空间［2］。虚拟地理环境技术涉及计算机、地理学、认知科学、GIS、RS、网络技术和虚拟现实技术，是对现实三维或四维地理环境的认知、抽象和模拟。

2虚拟技术测绘在实践教学中的应用形式

2.1虚拟测绘设备

测绘工程常用的仪器有全站仪、GPS接收机、水准仪、测距仪、平板仪等，种类繁多。不同厂家生产导致同种仪器型号众多。测绘仪器价格昂贵，动辄上千元，甚至上万元、几十万元。高校作为一个教学单位，很难在仪器上经常性地投入大笔资金。因此，采用虚拟仪器技术模拟各类物理仪器，学生可以通过计算机随时学习各类测绘仪器操作。通过虚拟测绘仪器实践教学，学生在接触物理仪器前，已经比较熟悉仪器操作，这样在实际操作物理仪器时就会避免不合理地操作，从而大幅减少仪器的损坏率。虚拟测绘仪器的制作可通过3种方式：（1）利用3dmax，Unity3D等三维建模软件模拟各类实体测绘仪器，生成测绘仪器三维模型，利用开发软件实现仪器模拟操作、语音告知等功能。这种方式最为简单，功能也最弱；（2）利用Labview虚拟仪器开发平台和计算机物理元件等，开发半软件、半物理的虚拟测绘仪器。这种方式较难，功能有所增强；（3）采用虚拟现实技术，利用虚拟设备，完全模拟测绘仪器操作过程。这种方式很难，真实性最强，功能也最多，使用者有最真实的感受。

2.2虚拟实习环境

测绘工程师经常会在野外工作，工作环境复杂，有城市、乡村，有山地、平原；工作任务也多样，有道路、桥梁，有地铁、煤矿等等。学生在大学学习过程中除了在校外实习基地能有简单的野外测绘机会，很难在毕业前经历多样的工作环境和工作任务。利用虚拟地理环境技术、GIS技术等，在计算机中构建各类三维地理环境和三维工作场所，让学生体验在复杂环境下如何进行项目测量，完整、真实地学习测绘项目。

2.3测绘工程虚拟仿真实验室

如果资金、技术和人才能够得到保证，建设测绘工程虚拟仿真实验室能从根本上改变测绘工程专业实践教学模式。测绘工程虚拟仿真实验室是利用虚拟教学技术开发的测绘工程项目实践模拟系统。从系统组成上，这个系统包括测绘工程虚拟现实应用开发平台、高性能图像生产及处理系统、虚拟三维显示系统、虚拟现实交互系统和集成应用控制系统。从内容上，这个系统包括仪器操作、各类工程项目实施、大地测量等。

3虚拟技术对实践教学模式的影响

3.1测绘工程专业传统实践教学模式

测绘工程专业的传统实践教学模式主要是围绕理论学习，以仪器操作为手段，建立起校内和校外实践教学体系。校内实习主要包括课内仪器操作和学期仪器操作，实习地点在高校校园内，其中，课内仪器操作是在教师讲授理论课后，按照课程教学安排仪器使用。校外实习是指在校外实习基地进行较长时间的仪器操作。传统的实践教学模式可以用“课上讲理论，课下将就练”来总结。测绘工程专业传统的实践教学模式是将实践教学环节从属于课堂理论教学，实践教学是为了配合理论教学，基本是属于解释型实践教学，是为了让学生更好地理解理论教学内容。另外，由于传统的实践教学主要是学生操作测绘仪器，但是由于测绘仪器较少，很难做到人手一台，且一个教师面对几十个学生，导致教师很难将实践教学内容传授给每一个学生，学生接触仪器的时间也很短，很难真正掌握实践教学内容。另外，测绘仪器价格较高，类型较多，学生很难接触到新款测绘仪器。学生由于操作不熟练导致仪器损坏，更加剧了仪器数和学生数的差距。这些都导致学生对仪器了解少，操作少，动手能力差。

3.2基于虚拟技术的新实践教学模式

基于虚拟技术的新实践教学模式是以实践为核心，理论教学围绕着实践展开，建立“虚拟实践教学+物理实践教学”教学模式。教师在课堂上利用虚拟技术讲授实践教学内容，并用理论解释，学生在课堂上既可以观看教师采用虚拟技术讲授的实践过程，也可以亲自动手模拟演练。在虚拟实践教学环节完成后，学生就可以操作真正的物理仪器，再一次熟悉实践过程。基于虚拟技术的新实践教学模式可以打破传统的实践教学无法课堂讲授的情况，把实践教学也搬到课堂上，让实践教学课上课下都可以进行，打破时间对实践教学的束缚。新实践教学模式也可以打破地域限制。由于场地和经费的限制，大学生很难接触到多样的工作环境和工作场景，通过虚拟技术，学生就可以在各类工作环境和工作场景中实习锻炼。新实践教学模式可以真正实现课程学习以实践教学为核心，激发学生的学习热情和主动性，提高学生的操作能力和实践能力，尽量避免“高分低能”现象的出现。

4结语

虚拟技术在测绘工程专业实践教学中的应用将会改变传统的测绘工程专业实践教学模式。它具有节省资金、更新快、全天候、全方位的特点，可以在很大程度上克服传统实践教学模式自身的缺陷，利用高新技术补齐高校传统教学模式在实践教学环节上的短板，具有很好的发展前景和利用价值。

参考文献

虚拟样机技术论文例7

1 医学实验教育的现状

（1）课时减少、教学质量难以保证：随着课改的进行，提倡减少上课时间以学生能动性学习为主，各门课的课时数都在减少，然而，在减少理论课课时的同时实验课的课时同样相应的减少，那么就面临着这样的问题：减少的实验课的内容得不到学习，或者内容不减但匆匆了事学得不精。

（2）医学实验涉及的内容大都难于理解，比较抽象，例如ELISA、PCR等现代医学常用技术，学生都是从微观水平理解其原理以进行分析，而学生在实验课中操作及观察结果则是宏观水平，即使得到实验结果，却不能深刻体会其反应原理，对于实验意义、适用范围的理解更是不充分。

（3）现有的教学模式：现有的教学模式都是老师用有限的课时匆匆讲完所学的很多内容，上实验课时也是老师先讲解实验步骤，自己再一步一步做，与其说自己做实验不如说体会实验过程，学生在其中很少能够得到思考，只是机械地完成课程任务，这样的教学模式无法培养学生学习的主观能动性与创造性，更不会深刻理解教学内容从而学以致用。

（4）课堂实验开展的仅仅只是一部分有代表性、易操作、经济、常用的简单实验，对于那些需要昂贵仪器、比较耗时的实验大多并不开展。尤其是有些实验可能学生本身会很有兴趣，希望亲自感受而学校却并未开展的，这无疑对于学生的积极性会起到消极作用。

（5）实验课的资源紧张：无论在哪门实验课中同学们经常会被要求分组，从而多人共做一次实验，而开展的实验大都较为简单可以自己独立完成，而且有时好不容易可以共同做一次复杂实验，还因为资源紧张而被要求做教学实验，没有锻炼机会，这些都不利于学生动手能力的提高、对实验的理解。

（6）医学相关技术的发展与开展技术实验的落后：理论课上学生经常会了解一些先进的实验技术，充分学习常用的实验技术，可是在实验中我们往往面对的是过时淘汰的机器，甚至有的机器自己并没有上手调试的机会而仅仅是看，这样就会更加打消学生的积极性，久而久之也会使学生自身产生懒惰、依赖心理。

2 科研型研究生的需求

经过调查发现我校科研型研究生对医学实验教学方式改革的需求主要有下列几方面：（1）通过理论课可以让学生初步理解实验原理，了解其应用范围，然后通过实践中遇到的问题进行思考，确定自己解决相应问题的方法。（2）学生应该有独立动手的机会，可以体验实验中所要面临的各种问题，积累经验，即使出错也会找到原因进行纠正，这样才会不断的强化、深刻理解、从而可以应用自如。（3）无论是常规还是较先进的技术都可以得到锻炼，并且对于一些耗时较长、不需要观察过程的实验可以忽略其过程而较快的观察结果，省时省力。

3 虚拟实验室教学的重要性

3.1 虚拟实验室（virtual laboratory）的定义

虚拟实验室是由计算机生成的一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。是由以计算机仿真技术为核心的虚拟实验和用于运行虚拟实验的网络结构等构成的实验室。其核心虚拟实验是指按照实验教学的基本要求，在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，以虚拟现实技术为基础，实验者可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真操作，完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等值于甚至优于在真实环境中所取得的效果。虚拟实验的开展符合教学现代化的要求，有利于学生素质的提高。

3.2 虚拟实验室的优点

（1）多感知性：虚拟实验室运用虚拟现实技术，除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有人所具有的一切感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

（2）交互性：是指学生在虚拟实验室中用人类的自然技能实现对虚拟环境的操作。通过身体运动等自然技能，实现对环境中对象的操作；运用虚拟模拟技术计算机则根据学习者的身体运动等，来实时调整环境中相关对象的状态。这种交互性可以使医学院校在保证办学质量的前提下，大大降低办学成本。

（3）现实性：虚拟实验室通过虚拟现实技术可以最大限度地模拟实验，尽量创造其真实性，可以充分估计到学生操作过程中遇到的各种实际问题，例如，学生在操作过程中将试管放入离心机中，若未按要求放置，其可模拟出试管破坏，试剂损失的情景以提醒学生操作中应注意的相关基本问题。

（4）开放性：实验者可以自由地进入或退出虚拟实验室，具有良好的开放性。学生随时可以进行模拟实验，这成为他们预习与复习实验的好帮手。增加了学生的实验有效时数，提高了实验效率，对实现实验内容的远程教育起到了很大的推动作用。

虽然，虚拟实验室在各个方面都显现出优越性，但其也有自身的弊端。例如长期处于虚拟环境中难免会对现实生活中的实验缺乏实物感，不能预期突发状况；长期处于理想环境中对于提高学生的心理素质、积累经验同样产生影响；对于那些需要观察实验过程的实验也不能很好地体会。尽管如此，这些不足还是可以通过经常进入真正的实验室，切身感受实验过程而弥补。

4 结束语

实验是科学研究最重要的手段之一，科学的发展主要依赖实验的发展，虚拟实验室是一项非常好的教学方法，它是与许多相关学科领域交叉、集成的产物。虚拟实验快速、方便、简洁，比较真实地模拟了整个实验的过程， 学生不受时间和空间限制随时可以操作实验，为科研型研究生提供了生动、逼真的实验学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，可以极大地调动学生的学习积极性，突破实验教学的重点、难点，在培养科研型研究生的实际操作技能方面起到积极的作用并且可以接触现有条件不能开展的实验，将理论与实践很好地结合起来学习。建设医学虚拟实验室符合当前高校的发展方向，将为实验教学开辟新天地，应该被各高校广泛应用，以提高高校学生的素质。这个领域的应用潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的。

参考文献

[1]　王志荣，黄一虹.诊断学虚拟实验室的创意与建立.中国高等医学教育，2007.

[2]　陈源红，唐华英等.谈谈建设医学免疫学虚拟实验室的必要性.右江民族医学院学报，2011.

虚拟样机技术论文例8

中图分类号：N04 文献标识码：A 文章编号：1673-8578(2012)03-0033-05

作者简介：刘为龙（1985—），男，山东青岛人，北京化工大学北方学院艺术院教师，研究方向为新媒体艺术设计。通信方式：liuweilong1985@163com。 虚拟现实，也称作“虚拟实在”，是20世纪基于计算机技术发展的人类科学的巨大进步。对于什么是“虚拟现实”这个问题，目前的研究从不同的角度有着不同的看法。

一 从语义角度的研究 从语义的角度来解释虚拟现实，目前被专家学者普遍认可并广泛引用的是以美国网络文化专家迈克尔·海姆对虚拟实在的语义解释为代表，通过词典中对“虚拟”（virtual）和“现实”（reality）的解释而得到“虚拟现实”（virtual reality，VR）的解释：“虚拟实在是实际上而不是事实上为真实的事件或实体。”［1］

国内也有一些学者从语义的角度对虚拟现实进行分析。郭贵春、成素梅认为，从语义上看，“virtual reality”这一术语在计算机和电子技术领域内被翻译为“虚拟现实”，而在哲学领域内被翻译为“虚拟实在”，它是指“在功效方面是真实的，但是，事实上却并非如此的事件或实体”［2］。这一观点与迈克尔·海姆的观点非常相似。我国审定公布名词的权威机构全国科学技术名词审定委员会将“virtual reality”在资源科技、地理信息系统、计算机科学技术、自然辩证法、通信科技、地理学等领域中的中文术语统一定为“虚拟现实”，为这一术语的规范使用提供了依据。

另外，张怡则通过对可能与虚拟的区分，认为在人类的经验世界中应该存在着两类不同性质的实在，它以两种不同的基本形式存在：一种是受必然性支配的实在世界(可能会演变成现实)；另一种是受创造性支配的实在世界(虚拟会过渡到实际)，后者就是虚拟实在，它是一种实际上而不是事实上的真实的事件或实体［3］。这一观点考察了虚拟现实的两种存在形式，而对于虚拟现实到底是什么，仍然同迈克尔·海姆的观点保持了一致。

单美贤、李艺通过查阅韦氏大词典、BBC英语词典和牛津辞典，将虚拟世界(virtual world)理解为一种在效果上而不是事实上真实存在的世界，它通过人的感知、想象，在行为空间中得以展现和存在［4］。这一观点则更多的从存在形态上来分析虚拟现实。

虚拟与现实在语义上是一对相互矛盾的词。也就是说，虚拟现实，是现实，但又不是现实，它是对现实的模拟与反映，却并非真正事实意义上的现实。

二 从技术角度的研究 由于虚拟现实是建立在技术的基础之上而实现的一种环境事件或实体，因此从技术的角度来分析虚拟现实的含义无可厚非。迈克尔·海姆曾总结了广义的虚拟现实的七个方面：模拟性、交互作用(互动)、人工性、沉浸性(身临其境)、遥在(远程显现)、全身沉浸以及网络通信(网络化交往或交流)［1］。后来由于计算机和网络的飞速发展对虚拟现实技术的影响，他又提出了狭义的虚拟现实，认为虚拟现实作为一种主体认识的新技术，至少表现出三个“I”的特征，即身临其境的沉浸感(immersive)、人机界面的互动性(interactivity)，以及实现远程显现的信息强度(information intensity)［1］。

布尔代亚（Grigore CBurdea）和夸费（Philippe Coiffet）在《虚拟现实技术》［5］一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即 “3I”特性：交互性(Interactivity)、沉浸感(Illusion of Immersion)和构想性(Imagination)。这个观点也是广大哲学学者探讨虚拟实在的基础，金吾伦就在此基础上认为，从技术上看，VR是一种以动态形式创造一种可选择的数据表达的系统［6］。英国学者戴维·多伊奇将虚拟现实通俗地表达为这样的一类情景：人感觉自己好像正在经历某个环境，它不仅覆盖了广泛的用户感觉，而且用户和被模拟实体间有相互作用［7］。

从技术实现的角度来讲，翟振明认为虚拟现实是一个由电脑作为中央协调处理器，把人工产生出来的对各感官的刺激综合起来从而使人进入浸蕴体验的系统（浸蕴体验即一种与自然空间绝缘，在人造三维视场里被各种人造物体影像包围，从而把自己的身体也看作这个人造视场中的存在物的体验）［8］。郭贵春、成素梅认为，在技术实践的意义上，“虚拟现实”是合成“实在”的一种手段，其根本前提是为人与计算机的共同工作创造更直接的交互方式，使参与者在虚拟世界中可以做类似于真实世界中可能实现与不可能实现的事情［2］。

三 虚拟现实概念在相关

领域研究的述评 （一） 在传播学领域的研究评述

在传播学领域对于虚拟现实的广泛讨论是近几年才出现的，虚拟现实技术由于其本身的技术优势和对传播活动所带来的巨大影响，使人们不得不对此做出反应，进而展开热烈的讨论。

网络传播作为新兴的传播形态，是一个采用新的传播技术和新媒介形态的传播典范。同一般的社会行为和传播活动相比，网络行为本身就带有虚拟的特征。何明升、李一军在《网络生活中的虚拟认同问题》一文中明确表示：“网络生活的虚拟性，是建之于20世纪90年代兴起的虚拟现实技术之上的。通过虚拟现实技术，人与人之间的互动关系转换成了人-机互动或人-机-人互动，从而使网络生活具有了明显的虚拟性。” ［9］杨富斌在《虚拟实在与客观实在》一文中也开门见山地说：“虚拟实在技术导致产生了一个崭新的世界——虚拟世界。就目前已经实现或部分实现的方面而言，已有虚拟驾驶、虚拟企业、虚拟银行、虚拟办公、虚拟旅游、虚拟情感、虚拟友谊、虚拟医疗、虚拟购物、虚拟游戏、虚拟图书馆、虚拟团体、虚拟社区，甚至虚拟国家等。” ［10］网络传播本身带有虚拟性，但网络传播并非就是虚拟的，只是说这种传播活动借助互联网这个实时通信平台而发生，受众的传播活动带有一定的虚拟性，但仍然是一种现实的社会活动。虚拟现实要依附于一定的数字化空间，互联网是一个最好的传播平台。但是虚拟现实并非仅止于此，人们的行为对象还可以是现实中不存在的“构想”。因此，互联网可以给虚拟现实提供一个信息交流的数字化传播平台，但虚拟现实更加注重的是传播内容的创造。

（二） 在哲学领域的研究评述

从哲学的角度来对虚拟现实进行的分析研究，是目前该领域中讨论及分歧意见最多的课题之一。大致可以归纳为以下几种不同观点：认为虚拟现实是一种客观实在、意识系统、第三世界、第四世界、信息等。

1 认为虚拟现实是一种客观实在

这种观点认为，虚拟现实无论从词源意义上说，还是从实际意义上说，都是一种实实在在的现实［11］。它与现实实在一样能给人以真实的感觉和经验，因而二者在本体论上是等同的［8］。虚拟实在一旦生成就是一种客观实在，是一种新的物质形态，是物质运动的一种特殊形态［12］。

这种观点主要是认为虚拟现实无论是从技术手段、物理和表现载体、描述对象、存在空间而言，都是客观实在的，是对现实的复制与再现，现实世界是客观实在的，因而虚拟现实也是一种客观实在。这种观点忽视了虚拟现实对人的意识形态的作用和对现实世界的超越以及其本身的创造性。虚拟现实虽然是对现实的模拟，但绝不等同于现实，因而也就不能以此推断虚拟现实也是一种客观实在。

2 认为虚拟现实是意识活动的表现形式

这种观点认为人在虚拟现实系统中所感知到的一切都只不过是自己脑海中的意识活动。从物质和意识相区分的角度，虚拟实在本质上是意识活动的表现形式，或VR技术操作的精神表象［13］。胡心智提出，虚拟实在是人的意识的外化［14］。

这种观点与第一种观点刚好相反，却走向了另一个极端，即不承认虚拟现实的客观实在性。

3 认为虚拟现实属于第三世界

波普尔的“世界3”理论把世界区分为三个：“第一，物理客体或物理状态的世界；第二，意识状态或精神状态的世界，或关于活动的行为意向的世界；第三，思想的客观内容的世界，尤其是科学思想、诗的思想以及艺术作品的世界。”也就是说，存在着的东西除了物质和精神之外，还存在一个中间的过渡形态，即第三世界。

因此有学者认为，虚拟实在与物质和精神都有关联，但又不能简单地归于哪一类，它是信息存在的一种基于高技术的人工集合，可以称为“世界3”的当代形式。虚拟实在本质上是不同于现实实在的信息实在、数字实在和数字化实在，在本体论归属上有双重性，物质和人的意识是虚拟实在的共同本体论承托［15］。

这种观点相对中立，也就是说虚拟现实与精神和物质都有联系，是对现实世界的客观反映，同时又是人的精神产物，因而不应将其武断地界定为物质或是精神的，而是属于中间的过渡形态。

4 认为虚拟现实属于第四世界

孙慕天从符码与其指称物分离并相对独立地演化和发展的角度出发，提出外在物理世界、主观精神世界、客观知识世界和符码世界即世界4。认为世界4是虚拟自然，是原生自然、人工自然之后的第三自然；是在世界1、世界2和世界3的基础上产生、存在和发展的，它支撑着世界1、世界2和世界3，并因此获得意义和价值［16］。张之沧也提出第四世界的观点，认为第四世界就是信息世界，就是人类借助信息、数字、理念和丰富的想象力构造的虚拟现实。第四世界借助于电脑而不同于主观世界，虚拟世界离开电脑立刻就化为乌有。在这个意义上，第四世界不同于波普尔的第三世界。因为世界3是一个可以看得见、摸得着的世界。世界4与世界3相比，具有虚拟性、非真实性、变动性、开放性、简单性、普通性、高效性、迅速性、经济性、集中性、凝缩性、自解调节性、可操作性等诸多世界3所没有的特征［17］。

5 认为虚拟现实是一种信息

更多的学者同意将虚拟现实的本质看作是一种信息。也就是说在这个虚拟现实系统中所提供给人的无非是数字化的、符号化的信息。关于这些信息，沈骊天认为，这些信息是实实在在的物质载体系统上承载的实实在在的信息，具有客观存在的客体的基本属性［18］。而邬焜则提出，“虚拟实在”所虚拟的并不是什么实在，而仅仅是信息，这一虚拟的信息本身不可能是实在的。“虚拟实在”实际上是“虚拟信息”，它与实在对象直接对应显现的信息相区别［19］。

在哲学领域对虚拟现实的本质的讨论是争议最多的，这也从侧面反映了虚拟现实的复杂性。正因为这样一个由技术所营造的环境，对人的感官、心理和精神产生了巨大的影响，作用于人的社会生活和意识形态，使人一时之间很难分清楚这样一个虚拟环境与真实环境之间的区别与界定，才致使人们无法对其本质做出一个统一的判断，只能从不同视角、不同领域、不同研究方向得出不同的观点。

（三） 在社会学领域的研究评述

在社会学范畴研究虚拟现实，主要是由于虚拟现实技术的发展带来社会活动的虚拟化所产生的各种社会问题。随着计算机和网络技术的发展，普及程度越来越高、低龄化程度越来越高，在人们的现实生活中，还将出现越来越多的虚拟而实在的东西，人们将在很大程度上生存、生活在一个“虚拟世界”中，人的社会化过程很大程度上都要受到这个虚拟环境的影响。

与虚拟现实相关的内容已经扩大到了与人和社会相关的许多方面，像“人工现实”(artificial reality) 、“虚拟环境”(virtual environment)、“赛伯空间”(cyberspace)、“虚拟社区”（virtual community）等。

虚拟社区是借助计算机科学而形成的网络社区，这种社区内容复杂多样，影响到人类社会的方方面面，在社会的持续发展中，虚拟社区所起的作用有时是空间社区和精神社区所起不到的。因此，可以这样认为：“虚拟”并不是作为客观存在的客观，而是作为主观存在的客观［20］。

相对于传统社区，虚拟社区扩展了社区的可达范围、深度以及成员之间的交互方式，成员使用虚拟身份与人交流，还可以实现虚拟角色互换，体验不同于真实社会的角色实践活动。但是虚拟社区也有一些负面的作用，例如网络成瘾、网络犯罪、网络无政府主义、网络暴力等社会问题，影响到人的真实社会生活，这也是从社会学的角度探讨虚拟现实技术所带来影响的重点内容。

（四） 在艺术领域的研究评述

在艺术领域对虚拟性的研究由来已久，从18世纪的古典主义和新古典主义艺术的经验到今天的互联网再到未来的虚拟现实，都可以纳入这段历史。然而，以前对虚拟的陈旧体验都是对不很逼真之物的被动注视。而电脑生成的环境所能提供的却是一种互动性的虚拟景观，这是前所未有的。许多有乌托邦色彩的主张因为虚拟而被炮制出来［21］。

在艺术领域对虚拟现实的研究主要是从视觉文化的角度来探讨虚拟现实技术的发展所形成的一种新的艺术形式。

（五） 在认知心理学领域的研究评述

在这一领域对虚拟现实的研究主要是从认识论的角度出发，认为虚拟现实在本质上是对现实世界的反映，是一种新的认识形式。

虚拟现实对现实的反映并不是在人脑中完成的，而是以人脑为基础，借助于机器语言，通过人机结合，在电脑中实现的。由于虚拟现实技术的运用，使得这种反映以逼真的形象（其实是三维立体数据图形）呈现在人的面前，使人产生接近真实的三维视觉、立体听觉、质感的触觉和嗅觉……因此，从本质上说，虚拟现实是对现实的反映，是数字化、网络化技术背景下人的认识的第三种形式或形态，即虚拟形态或虚拟认识［22］。

从认识论的角度来看，虚拟现实用符号化、数字化的表现形式来反映外部客观世界，兼具感性思维的具象性和理性思维的抽象性，它将改变我们的感觉和知觉模式，提供一种新的认识世界的方法。

四 总 结 总的来说，虚拟现实作为一种新生事物，并非局限于单一的计算机领域，而是扩展渗透到政治、军事、经济、科技、教育、文化等各个领域，给社会生活的方方面面和个人的生存与生活模式都提供了新的可能性，因而各个学科领域都从不同的视角对其进行了不同程度的研究。对于未来的发展前景而言，虚拟现实也不可能仅作为一个简单的技术而存在，必然会从思维、认知和社会等层面改变人们的生活与社会存在模式。这样一来，从最根本的概念出发，深入理解什么是虚拟现实，就显得尤为重要，这为我们未来在不同领域理解和应用虚拟现实提供了最坚实的认知基础。

参 考 文 献

［1］迈克尔·海姆从界面到网络空间——虚拟实在的形而上学［M］金吾伦，刘刚，译上海科技教育出版社，2000：111112，113-119

［2］郭贵春，成素梅虚拟实在真的会导致实在论的崩溃吗?——与翟振明商榷［J］哲学动态，2005（4）：15-19

［3］张怡虚拟实在论［J］哲学研究，2001（6）：7278

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［9］何明升，李一军网络生活中的虚拟认同问题［J］自然辩证法研究，2001（4）：14-17

［10］杨富斌虚拟实在与客观实在［J］社会科学论坛，2001（6）：21-23

［11］康敏关于“Virtual Reality”概念问题的研究综述［J］自然辩证法研究，2002（2）：77-80

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［13］吴志坚，章铸虚拟现实：网络时代的技术福音?——兼与李湘德、钱振勤二同志商榷［J］自然辩证法研究，2000（4）：27-31

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［15］肖峰虚拟实在的本体论问题［J］中国社会科学，2003（2）：117-125

［16］孙慕天论世界4［J］自然辩证法通讯，2000（2）：88-91

［17］张之沧从世界1到世界4［J］自然辩证法研究，2001（12）：17-18

［18］沈骊天虚拟技术的载体形式与虚拟世界的信息本质［J］江海学刊，2002（4）：50-55

［19］邬焜虚拟与实在和信息——与《实在论的最后崩溃》一文的作者讨论几个问题［DB/OL］中山大学哲学系在线论文：http：//philosophyzsueducn/NewPaper/targetpapers/REVIEWS2/wudoc

［20］吴敏飞虚拟社区的社会学范式重建与发展［J］中国科技信息，2010（2）：32-34

［21］尼古拉斯·米尔佐夫.视觉文化导论［M］倪伟，译江苏人民出版社，2006：113

［22］彭列汉虚拟现实：认识的第三种形式［J］理论月刊，2003（2）：63-65动 态

海峡两岸植物学名词对照稿大陆专家讨论会在京召开

虚拟样机技术论文例9

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-

Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology

GAO Ben-cai, LIU Guang-ran

(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)

Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.

Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic

在当今中国,技工教育受到全社会的高度重视,知识、技能和创造得到了充分的尊重和发挥,一个有利于技工教育发展的良好氛围正在形成。

随着经济全球化进程的加快,21世纪的中国已经成为全世界的制造中心,我国要想扮演好这个世界制造中心的角色,一大批高素质技术工人必不可少。现代产品的更新换代的周期已经完全的颠覆了一些人所能够承受时间概念高科技产品更是源源不断的推陈出新。传统的技工培训模式已经不能挑起这么艰巨的任务,亟待开发新的培训模式。

诸多难题阻碍着现代技工教育的发展,至今技工学校还没有走出一条适合中国国情的发展道路。我想基于虚拟现实技术的虚拟培训或许可以解决难题实现破冰,推动技工教育的良好的发展。

1 虚拟现实概念及特征

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是1989年美国的J.Lanier(后来曾是专做VR产品的VPL公司董事长)提出的,国内也有人译为“灵境”,国外与虚拟现实同类的术语,还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等。

虚拟现实有三个突出的特征:沉浸性、交互性、构想性。

2 桌面虚拟现实与虚拟培训

桌面虚拟现实(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在个人计算机和低级别的工作站上进行环境仿真,依靠计算机的屏幕提供给用户一个虚拟的平台,运用虚拟现实的输入设备实现与虚拟世界场景之间的交互。

虚拟现实技术是利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。现阶段由于完全的虚拟现实系统价格昂贵目前只用于科学研究,其中基于虚拟现实技术的培训(简称虚拟培训)采用增强现实的虚拟现实系统(也称桌面虚拟现实)改变了原有的培训方式,为用户提供一个直观、友好的图形化培训环境,适应社会需求。使得用户在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中熟练掌握某一装置或某一系统的操作使用方法。大大减少了技工培训中的各种资源的消耗提高了培训质量和培训效率,有助于实现对于危险作业或不具备试验条件的高级培训。

3 职业技能培训

职业技能培训是现代经济增长的不竭动力。著名经济学家舒尔茨在考察经济增长的主要原因时指出:对人力资本的投资是最重要的生产性投资,也是经济增长不竭的动力。根据人力资本理论,人力资本比物质、货币等资本要素具有更大的增值空间,因为作为“活资本”的人力资本,具有创新性、创造性,具有有效配置资源、调整企业发展战略等市场应变能力。因此,职业技能培训是人力资本投资的一个组成部分,而且职业技能培训是实现终身教育,建设学习型组织的主要教育形式,其良性发展能满足社会经济发展对高素质、技能型人才的需要,必然对GDP增长带来更高的贡献率。

4 虚拟培训系统的开发过程模式探究与设计实例

虚拟培训系统是利用虚拟现实技术生成的一类适于进行教育培训的虚拟环境,它可以是某一现实世界培训基地或设施的真实再现,也可以是虚拟构想的世界。受训人员通过与虚拟环境进行交互获得经验达到学习和培训的目的。

4.1 虚拟培训系统的开发模式

在中国知网上以虚拟培训系统开发模式为检索词分别以题名和全文项进行精确查找,查找结果都是没有相关的文献资料,通过阅读虚拟培训系统的相关论文资料后也没有发现关于虚拟培训系统开发模式的有关论述。通过阅读虚拟培训系统的相关文献,比较各种虚拟培训系统的开发过程,结合本人实际的设计经验总结归纳出虚拟培训系统开发模式。如图1所示。

虚拟培训系统的开发过程大致分为四个阶段:首先,对将要开发的课程进行系统分析,其中包括对学习内容的分析判断虚拟培训系统是不是内容表现的最佳选择。如果可行就要继续将学习内容进行必要的分解分成若干的模块和单元,这样有利于将复杂的任务简单化使整个任务比较容易的得以实现;另外要对学习任务进行分析即通过培训要求学习者掌握的知识经验的总和并为接下来的教学策略的选择提供支持,在这项工作中还需要明确学习者要掌握预期的知识经验需要学习的各种理论知识、动作要领、技能流程以及必须完成的操作练习。其次,同时进行3D图像建模与交互的设计与实现两个阶段的工作。这两个阶段也是系统开发的两条主线,在3D图像建模阶段依据前期的素材的准备运用3D建模工具开发虚拟学习环境。这个阶段是整个开发过程中工作量最繁重的一个阶段,需要开发人员熟练掌握3D建模工具,通过反复细致的设计修改才能开发出逼真的虚拟环境。要根据学习者的特征(不同群体适应不同的交互方式)依据相关的交互理论运用恰当的交互工具科学合理的进行设计与实现。交互的设计与实现阶段要特别的引起重视,因为大部分学习任务的完成都有赖于系统的交互功能,交互设计的好坏与最终的学习效果有着直接的联系。最后,是系统的合成与调试,这一阶段能够保证系统顺利的得以实现并应用在教学中。在该阶段中包括了将必要的教学策略、理论知识以及一些必要的文字说明嵌入到系统中使它真正成为一个用于教学的工具。在调试是比较繁杂的工作,需要我们有足够的耐心和精益求精的精神通过不断的发现问题解决问题使系统不断的得到完善保证系统发挥最大的作用。

4.2 虚拟现实系统的设计实例

4.2.1 案例简介

数控机床是技工培训中的重要课程,由于数控技术较为复杂所以学习难度比较大,学员往往要用很长的时间来了解数控机床的工作原理之后才能够进入现场实际操练或是根本找不到相应的设备操练。我们设想开发这样一个虚拟训练系统使学员能够利用电脑实现理论与实践相结合,通过使用这么一个系统学员能够掌握数控技术的基本理论知识、数控机床的组成及工作原理、基本的操作练习。让学员在进入实训现场之前形成必要的知识经验的准备,增强训练的针对性提高培训效率。

4.2.2 设计构想

该虚拟训练系统首先呈现出的是数控技术的基础知识和数控机床的工作原理,此处用带有碰撞的行走动画来表现。围绕数控机床的工作程序来设计活动和交互,在给出零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后学员被要求编制出零件加工的数控程序单。对于形状复杂的零件,学员可以在计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计;编好的数控程序学员会被要求输入到数控装置的一种存储载体上,用动画形式抽象表现数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理,输出各种控制信息和指令给驱动装置,经功率放大后按照指令信息的要求驱动机床移动部件,以加工出符合图样要求的零件;再用动画显示位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后,数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按照指令设定值运动;学员在呈现的辅助控制操纵界面中按下按钮后随之会发生相应的变化比如刀具的转换、指令交换工件和机床部件的松开、夹紧等动作。在以上几个步骤中适时现实必要的文字补充材料以便于学员理解。

4.2.3 技术实现

本系统的开发工作主要集中在虚拟场景建模、虚拟动画的制作以及交互的设计与实现三个环节。

在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常强大的完全能够满足桌面虚拟现实系统的建模需求。在虚拟动画的制作方面,可以用普通的动画制作软件如flash等。但是这样就存在一个不同格式文件相融合的问题,如果直接用3DSMAX制作的话相对来说会比较容易。在交互方面,较为简单的交互可以将MAX格式转换成VRML格式通过VRML内部的交互传感器来实现。在一些较为复杂的交互实现上编程语言更具优势,但是难度也是很大的。有很多交互我们根据学习任务要进行设计的但是实现起来难度很大,我们就要灵活掌握通过对能够实现的交互功能进行有限的组合达到预期的效果。在交互的设计实现过程中还要重点关注的一个问题就是有效的教学设计的使用。

5 结束语

全文主要探讨了虚拟现实技术应用于技工技能培训的新模式,介绍了虚拟培训系统的开发过程,至于具体的应用于技工教育的虚拟培训系统(软件)的设计和开发我们正在进行进一步的研究。

参考文献:

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[7] 段新昱.虚拟现实基础与VRML编程[M].高等教育出版社,2004:1-2,53-59.

虚拟样机技术论文例10

一、 液压破碎锤概述

. 液压破碎锤及其组成

车载液压破碎锤可以高效地完成碎石、拆除、公路修补、冻土挖掘、二次破碎等艰苦工作，欧洲和美国的各种车载破碎锤纷纷面世，如Atlas Copco、Rammer、Montabert、Indeco等。.80年代，韩国的破碎锤也继日本之后有了长足的进步，1986年韩国水山重工推出了液压破碎锤，韩国相继出现了很多品牌。

破碎锤的冲击能量的来源还是由以下3种方式提供：第一种由液压油提供，例如Rammer和Montabert；第二种由气压提供，例如日本的破碎锤；第三种也是效果最好的，由液压、气压混合提供，一般液压占25％、气压占75％，如Atlas Copco公司设计、生产的破碎锤。但所有的破碎锤活塞回到原位的力完全是由液压提供。目前液压破碎锤已经被广泛应用于公路再建、市政拆除、矿山、采石、隧道、水下作业等工程建设领域。

..本文所研究的液压破碎锤是在单斗反铲型液压挖掘机上改装的，将液压挖掘机上的铲斗改装成液压锤。因此总体结构包括动力装置、工作装置、回转机构、操纵机构、传动系统、行走机构和辅助设备等。常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将液压破碎锤概括成工作装置、上部转台和行走机构等三部分。.

二、工作装置设计方法

1． 工作装置传统设计方法

我国工程机械发展与国外相比相对较晚、较慢，技术水平整体较低。工作装置的传统设计方法在设计历史中起到了主要作用。对于工作装置的设计方面国内外研究的情况大致是：

(1) 图解设计法；(2) 基于平移性的作图法；(3)解析法；(4) 综合图解设计法；(5) 优化设计方法，以上设计方法基本上遵循一般连杆机构的位置综合原则，侧重考虑工作装置的平移性。对它的工作装置伸缩性与平移性，平移性与自动放平性，动力性与自动放平性之间的矛盾关系未能综合分析，只是满足单个性能的要求，无法达到全局最优。总之，这些方法都是基于二维平面上进行的。对于工作装置干涉问题、运动学、动力学等问题不可能很好的解决，也不可能直观的表现出来。

近年来随着计算机技术的发展，在工作装置设计上出现了基于虚拟样机技术的工作装置设计。例如吉林工业大学、大连理工大学和洛阳拖拉机厂等利用虚拟样机技术不但研究了工作装置的运动学、动力学特性，而且对其进行了优化设计，但是它们不是对模型进行了大量的简化，就是只局限于对刚体情况下工作装置虚拟样机的研究。

本论文是在全面分析液压破碎锤工作装置的基础上，建立工作装置的虚拟样机模型，在虚拟环境下模拟物理样机的运动状况，快速分析各种设计方案，进行辅助设计、参数化设计和优化设计，帮助设计人员完成以前需经数次物理样机才能完成的实验研究。

2． CAX技术及其软件

由文献可知，CAX技术是虚拟样机技术的基础技术平台。一般意义的CAX技术主要指CAD、CAPP、CAM、CAE、CAQ等，限于篇幅，本文主要阐述CAD/CAE技术及其软件。

目前，工程设计中常用的CAD软件有二维和三维软件之分。其中三维造型软件比较知名的有Pro/ENGINEER，UG，Solid works，I-DEAS，CATIA，CIMATRON等。各个三维CAD软件当前的最新版本是Pro/ENGINEER wildfire2.0，UG NX4.0，Solid works 2006，I-DEAS NX V11，CATIA V5，CIMATRON E6.0等等。

本文将采用Pro/ENGINEER wildfire软件完成液压破碎锤工作装置的建模与装配，建立工作装置的虚拟样机并进行不同作业工况下的动态模拟。

所谓CAE即Computer Aided Engineering（计算机辅助工程）是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动及动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能；结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上，使产品、工艺过程的性能最优；结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行，可靠性如何以及使用寿命为多少；运动及动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看，CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动及动力学仿真技术。

目前工程实际中应用较多的CAE软件有ANSYS、MATLAB、ADAMS、ALGOR等。各个软件的最新版本是ANSYS 8.0、MATLAB 8.5、ADAMS 2005、ALGOR V17等。

本文采用MSC.ADAMS软件进行液压破碎锤工作装置虚拟样机的仿真研究。

3． 多体动力学理论

多体系统动力学包括多刚体动力学和多柔体系统动力学，是研究多体系统（一般由若干柔性和刚性物体相互连接所组成）运动规律的科学[17]。

多体系统动力学的核心问题是建模和求解问题，其系统研究开始于20世纪60年代。从60年代到80年代，侧重于多刚体系统的研究，主要是研究多刚体系统的自动建模和数值求解；到了80年代中期，多刚体系统动力学的研究已经取得一系列成果，尤其是建模理论趋于成熟，但更稳定、更有效的数值求解方法仍然是研究的热点；80年代之后，多体系统动力学的研究更偏重于多柔体系统动力学，这个领域也正式被称为计算多体系统动力学，它至今仍然是力学研究中最有活力的分支之一，但已经远远地超过一般力学的涵义。多体系统动力学的根本目的是应用计算机技术进行复杂机械系统的动力学分析与仿真。

三、 液压破碎锤工作装置的研究体系

1． 液压破碎锤工作装置虚拟样机的构建流程

本文液压破碎锤工作装置虚拟样机的建立主导思想是：根据液压破碎锤工作装置的试制图纸，在Pro/ENGINEER中进行三维实体建模，通过虚拟装配，建立工作装置的三维模型，然后添加适当的约束以及驱动，使之成为一个虚拟机构。其构建流程如图2-1所示。

图2-1虚拟样机的构建流程

2． 液压破碎锤工作装置的研究体系