“互聯(lián)網+”時代虛擬船舶交互實驗平臺建設與實踐
發(fā)布時間：2021-11-12 09:52
為改善船舶與海洋工程專業(yè)虛擬實驗教學環(huán)境,豐富實驗教學資源,基于互聯(lián)網、虛擬仿真等新技術和虛擬交互設備等新媒介,按照"一個導向,兩個特色,三個環(huán)境,四個階段"的搭建思路,組建了虛擬船舶交互實驗平臺。通過虛擬仿真實驗、翻轉課堂教學、船廠實習、學生科技創(chuàng)新四位一體的教學模式,解決了教學手段缺乏改革創(chuàng)新、學生學習興趣不高、優(yōu)質教學資源匱乏等問題。
【文章來源】：實驗室研究與探索. 2018,37(10)北大核心
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
艦船綜合評估軟件1．2船舶制造階段實驗軟件
供一種針對大型裝備、危險實驗的全新實驗教學和考核模式，同時提高了學生的學習興趣［9-10］。1．3船舶產品階段實驗系統(tǒng)(1)虛擬船舶交互仿真系統(tǒng)。虛擬船舶交互仿真系統(tǒng)是中心為了提高船舶與海洋工程專業(yè)學生對船舶產品的深入了解和三維總布置設計能力，而自主研發(fā)的一套網絡開放共享虛擬仿真實驗系統(tǒng)，包括虛擬船舶交互仿真軟件、虛擬頭盔、虛擬手套、萬向跑步機、錄像和攝像設備、服務器和顯示器。虛擬船舶交互仿真軟件采用教學案例船57000t散貨船為實驗對象(見圖6)，基于沉浸式虛擬現(xiàn)實設備的高端產品HTCVive頭盔和Omni萬向跑步機研發(fā)，實驗學生通過虛擬頭盔和手套與虛擬世界完成交互操作，通過萬向跑步機在虛擬船舶上任意活動，大大增強了實驗學生的感官體驗和學習興趣［11］。通過虛實環(huán)境融合設備將學生物理形象與虛擬場景融合，學生整個實驗過程和結果在顯示終端實時顯示出來，方便實驗教師觀察和指導實驗過程，評判實驗效果(見圖7)。該軟件包括上層建筑虛擬艙室、艙面設備虛擬操作、救生設備虛擬操作、消防設備虛擬操作、IMO安全標志學習、總布置設計、圖6虛擬船舶交互仿真軟件部分場景461
櫓て教ǘ?榻ǖ囊?套網絡開放共享的虛擬仿真實驗系統(tǒng)，包括虛擬船舶三維校審軟件、專業(yè)模型庫、虛擬頭盔和手柄、服務器和顯示器。中心在引進虛擬船舶三維校審軟件的基礎上，開發(fā)了包含各類船型的船型庫、各類分(總)段和零部件的中間產品庫、以及各類船用設備的設備庫組成的專業(yè)模型庫。虛擬船舶三維校審系統(tǒng)的模型快速瀏覽功能，能夠兼容多種格式原始模型的目錄結構和屬性，并能夠對模型進行透明、隱藏、變色、局部剖切、全局剖切、測量等操作，方便學生和教師觀察(見圖8)。應用該系統(tǒng)模型三維校審功能，教師可在三維場景中直接使用云線批注和注釋學生設計作品，系統(tǒng)自動生成Excel審查意見表供學生查詢修改作品(見圖9)。系統(tǒng)基于人機工程學的人因視檢(Ergonomic)功能，也稱人因工程(HumanFactorsEngineering，HFE)，采用美國船級社(ABS)標準，固化了人體作業(yè)時常用的28種姿態(tài)，通過模擬實際操作，找出設計產品錯誤點和優(yōu)化點，提高產品設計的合理性和舒適性，從而指導學生設計完成更加符合人機工程學的船舶產品。虛擬船舶三維校審系統(tǒng)支持沉浸式虛擬現(xiàn)實和非沉浸式虛擬現(xiàn)實兩種模式，前者支持高端虛擬現(xiàn)實設備HTCVive頭盔和手柄，后者支持多人異地協(xié)同校審，即通過互聯(lián)網完成開放共享實驗。圖8模型瀏覽與人因視檢案例圖9三維設計校審案例1．4船舶使用階段實驗系統(tǒng)中心經過10余年對艦船駕控模擬技術和裝置的不斷研發(fā)與升級改造，到目前為止已設計完成了多套水面艦船和水下潛器的艦船駕控模擬系統(tǒng)(見圖10)，能夠支持各類水面艦艇(如驅逐艦、補給艦、巡邏艇、氣墊船等)、工程船(鋪管船、駁
【參考文獻】：
期刊論文
[1]改革實訓教學模式,提高學生綜合設計能力[J]. 宋華軍,邵帥,劉潤華,任旭虎. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[2]教育信息化新階段教育技術中心發(fā)展路徑探析[J]. 牛擁,馮奕競. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[3]面向本科生的科研實驗教學探索與實踐[J]. 鄭雙凌,徐珺. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[4]網絡教學平臺支持下的混合教學多模態(tài)考核方式[J]. 竇燕,王常武,趙逢達,李賢善,李可. 中國教育信息化. 2017(14)
[5]談虛擬仿真實驗教學中心建設中的“虛實結合”原則[J]. 程海麗,張敬宗,王獻云,姜德民,馮少杰,祝恩陽. 甘肅科技. 2017(03)
[6]虛實結合的機械設計實驗教學方法[J]. 寧方立,王琳. 實驗室研究與探索. 2017(02)
[7]基于“互聯(lián)網+”的四維實踐教學模式[J]. 劉艷,江冰,朱金秀,張學武. 實驗室研究與探索. 2016(12)
[8]船舶拖航系統(tǒng)六自由度操縱運動仿真[J]. 吳成成,袁利毫,昝英飛,王鑫. 艦船科學技術. 2016(11)
[9]氣墊船碰撞沖擊動力學響應三維數值模擬[J]. 葛亮,田正東,袁利毫. 中國艦船研究. 2015(03)
[10]基于MAS和FS的多任務艦船作戰(zhàn)效能評估方法[J]. 劉旸,孟梅,張恒,姚軍. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2014(02)
碩士論文
[1]船舶操縱模擬器視景仿真研究[D]. 袁利毫.哈爾濱工程大學 2007
[2]TRIBON模型的數據抽取及二次開發(fā)[D]. 姚競爭.哈爾濱工程大學 2006
本文編號：3490671
【文章來源】：實驗室研究與探索. 2018,37(10)北大核心
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
艦船綜合評估軟件1．2船舶制造階段實驗軟件
供一種針對大型裝備、危險實驗的全新實驗教學和考核模式，同時提高了學生的學習興趣［9-10］。1．3船舶產品階段實驗系統(tǒng)(1)虛擬船舶交互仿真系統(tǒng)。虛擬船舶交互仿真系統(tǒng)是中心為了提高船舶與海洋工程專業(yè)學生對船舶產品的深入了解和三維總布置設計能力，而自主研發(fā)的一套網絡開放共享虛擬仿真實驗系統(tǒng)，包括虛擬船舶交互仿真軟件、虛擬頭盔、虛擬手套、萬向跑步機、錄像和攝像設備、服務器和顯示器。虛擬船舶交互仿真軟件采用教學案例船57000t散貨船為實驗對象(見圖6)，基于沉浸式虛擬現(xiàn)實設備的高端產品HTCVive頭盔和Omni萬向跑步機研發(fā)，實驗學生通過虛擬頭盔和手套與虛擬世界完成交互操作，通過萬向跑步機在虛擬船舶上任意活動，大大增強了實驗學生的感官體驗和學習興趣［11］。通過虛實環(huán)境融合設備將學生物理形象與虛擬場景融合，學生整個實驗過程和結果在顯示終端實時顯示出來，方便實驗教師觀察和指導實驗過程，評判實驗效果(見圖7)。該軟件包括上層建筑虛擬艙室、艙面設備虛擬操作、救生設備虛擬操作、消防設備虛擬操作、IMO安全標志學習、總布置設計、圖6虛擬船舶交互仿真軟件部分場景461
櫓て教ǘ?榻ǖ囊?套網絡開放共享的虛擬仿真實驗系統(tǒng)，包括虛擬船舶三維校審軟件、專業(yè)模型庫、虛擬頭盔和手柄、服務器和顯示器。中心在引進虛擬船舶三維校審軟件的基礎上，開發(fā)了包含各類船型的船型庫、各類分(總)段和零部件的中間產品庫、以及各類船用設備的設備庫組成的專業(yè)模型庫。虛擬船舶三維校審系統(tǒng)的模型快速瀏覽功能，能夠兼容多種格式原始模型的目錄結構和屬性，并能夠對模型進行透明、隱藏、變色、局部剖切、全局剖切、測量等操作，方便學生和教師觀察(見圖8)。應用該系統(tǒng)模型三維校審功能，教師可在三維場景中直接使用云線批注和注釋學生設計作品，系統(tǒng)自動生成Excel審查意見表供學生查詢修改作品(見圖9)。系統(tǒng)基于人機工程學的人因視檢(Ergonomic)功能，也稱人因工程(HumanFactorsEngineering，HFE)，采用美國船級社(ABS)標準，固化了人體作業(yè)時常用的28種姿態(tài)，通過模擬實際操作，找出設計產品錯誤點和優(yōu)化點，提高產品設計的合理性和舒適性，從而指導學生設計完成更加符合人機工程學的船舶產品。虛擬船舶三維校審系統(tǒng)支持沉浸式虛擬現(xiàn)實和非沉浸式虛擬現(xiàn)實兩種模式，前者支持高端虛擬現(xiàn)實設備HTCVive頭盔和手柄，后者支持多人異地協(xié)同校審，即通過互聯(lián)網完成開放共享實驗。圖8模型瀏覽與人因視檢案例圖9三維設計校審案例1．4船舶使用階段實驗系統(tǒng)中心經過10余年對艦船駕控模擬技術和裝置的不斷研發(fā)與升級改造，到目前為止已設計完成了多套水面艦船和水下潛器的艦船駕控模擬系統(tǒng)(見圖10)，能夠支持各類水面艦艇(如驅逐艦、補給艦、巡邏艇、氣墊船等)、工程船(鋪管船、駁
【參考文獻】：
期刊論文
[1]改革實訓教學模式,提高學生綜合設計能力[J]. 宋華軍,邵帥,劉潤華,任旭虎. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[2]教育信息化新階段教育技術中心發(fā)展路徑探析[J]. 牛擁,馮奕競. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[3]面向本科生的科研實驗教學探索與實踐[J]. 鄭雙凌,徐珺. 實驗室研究與探索. 2017(09)
[4]網絡教學平臺支持下的混合教學多模態(tài)考核方式[J]. 竇燕,王常武,趙逢達,李賢善,李可. 中國教育信息化. 2017(14)
[5]談虛擬仿真實驗教學中心建設中的“虛實結合”原則[J]. 程海麗,張敬宗,王獻云,姜德民,馮少杰,祝恩陽. 甘肅科技. 2017(03)
[6]虛實結合的機械設計實驗教學方法[J]. 寧方立,王琳. 實驗室研究與探索. 2017(02)
[7]基于“互聯(lián)網+”的四維實踐教學模式[J]. 劉艷,江冰,朱金秀,張學武. 實驗室研究與探索. 2016(12)
[8]船舶拖航系統(tǒng)六自由度操縱運動仿真[J]. 吳成成,袁利毫,昝英飛,王鑫. 艦船科學技術. 2016(11)
[9]氣墊船碰撞沖擊動力學響應三維數值模擬[J]. 葛亮,田正東,袁利毫. 中國艦船研究. 2015(03)
[10]基于MAS和FS的多任務艦船作戰(zhàn)效能評估方法[J]. 劉旸,孟梅,張恒,姚軍. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2014(02)
碩士論文
[1]船舶操縱模擬器視景仿真研究[D]. 袁利毫.哈爾濱工程大學 2007
[2]TRIBON模型的數據抽取及二次開發(fā)[D]. 姚競爭.哈爾濱工程大學 2006
本文編號：3490671
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