【摘要】：隨著信息化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的蓬勃發(fā)展,教學模式逐漸向著與VR和信息化技術(shù)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變。優(yōu)質(zhì)教育資源的共享共用和逼真的3D虛擬教學演示,推動了該教育模式的研究與發(fā)展。在此背景下,本文從液壓元件及系統(tǒng)的課程教學和實驗教學需求出發(fā),研究并開發(fā)了一款液壓虛擬實驗室教學應用軟件,為液壓課程教學提供一個自主共享的3D虛擬學習平臺。通過對虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具的調(diào)查研究,本文首先確定以Unity 3D作為虛擬環(huán)境開發(fā)工具。然后查閱大量VR和信息化技術(shù)應用于教學及相關領域方面的文獻,明確了液壓虛擬實驗室教學平臺開發(fā)的整體方向和教學內(nèi)容的展現(xiàn)形式,并在此基礎之上,構(gòu)建了基于Unity 3D、Solidworks和MySQL的液壓虛擬實驗室教學平臺設計的整體框架。隨后,從液壓虛擬實驗室教學平臺的整體框架出發(fā),將該教學平臺分為三大模塊:液壓元件教學模塊、液壓實驗教學模塊以及評測系統(tǒng)模塊。根據(jù)三大模塊各自的需求和特點提出與之相對應的設計流程方案,并完成液壓虛擬實驗室的場景結(jié)構(gòu)設計。最后在此基礎上完成三大模塊的設計工作。具體如下:1)液壓元件教學模塊設計分為結(jié)構(gòu)展示設計、工作原理展示設計和自主裝配設計。針對液壓元件內(nèi)部油液運動過程展示困難的問題,本文以粒子系統(tǒng)模擬油液微團在液壓元件內(nèi)部的運動。針對Unity 3D下液壓元件自主裝配中基準裝配方法的缺陷及難點問題,本文提出了一種新穎的拖拽式裝配方案;2)液壓實驗教學模塊設計過程中,本文搭建了該模塊的物理模型和數(shù)學模型,針對液壓實驗教學模塊中管路連接難點問題,本文提出了基于Bezier曲線和三維空間圓參數(shù)方程的管路連接方案。按照實際實驗操作步驟完成教學內(nèi)容的設計工作;3)評測系統(tǒng)模塊設計過程中,搭建了基于Unity 3D和MySQL的整體設計結(jié)構(gòu)并在此基礎上完成具體功能的設計,包括:評測試題上傳、評測試題展示和評測結(jié)果展示。提出了一種在Unity 3D場景中簡單可行的繪制直方圖的方案。通過該教學平臺學生能進行以下內(nèi)容的學習:在3D虛擬環(huán)境下觀察并了解部分典型液壓元件的三維結(jié)構(gòu)及工作原理,并能對感興趣的液壓元件進行自主拆裝;能進行部分與課程實驗教學相關的虛擬仿真實驗,包括泵的性能實驗和節(jié)流調(diào)速回路實驗;能通過評測模塊來檢驗自己的學習成果。同時,學生的評測結(jié)果為教師教學提供有用的參考信息。本文的研究內(nèi)容和方法對虛擬仿真教學領域的研究與應用有一定的參考價值。
【圖文】：

開虛擬現(xiàn)實技術(shù)。就虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于教育領域而言，從之前的探索階段到現(xiàn)在已經(jīng)取得不錯的成績，現(xiàn)將部分優(yōu)秀范例列舉如下：圖 1.1 為羅馬尼亞布加勒斯特理工大學設計的遠程控制實驗室，該實驗室將物聯(lián)網(wǎng)和實驗室硬件設備相結(jié)合。學生不僅能在本地進行實驗，而且能在相對應的學生軟件界面遠程上傳控制算法，控制算法通過 TCP/IP 協(xié)議能傳輸?shù)奖镜胤⻊掌�，本地的應用控制程序加載控制算法后控制水泵的運轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)容器的液面高度，液面高度數(shù)據(jù)通過超聲波傳感器測量后，在數(shù)據(jù)采集卡中轉(zhuǎn)換成相應的輸出信號，然后通過服務器傳輸?shù)接脩舳孙@示在用戶界面上。為了增加實驗的交互性，實驗另外搭載了一臺攝像機

圖 1.2 史蒂文斯理工學院虛擬實驗室筑波大學和日本融合科技研究所共同開發(fā)的交專用 SENT 網(wǎng)絡連接在一起，同時通過云端完作，實現(xiàn)教學資源和實驗數(shù)據(jù)的共享。因此該用戶不僅可以遠程訪問其他學校和單位的教學雙邊實驗協(xié)作，專用的網(wǎng)絡線路和改進的 TCP
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.9;TH137

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 黃凱;凌輝;潘懋;;北京大學國家級地球科學實驗教學示范中心的建設與實踐[J];實驗技術(shù)與管理;2014年12期

2 孟斯文;;自主學習的理論背景[J];科技視界;2014年18期

3 相茂英;馬純永;韓勇;霍鵬;王春;;基于Unity3D的化工設備虛擬培訓系統(tǒng)研究[J];計算機技術(shù)與發(fā)展;2014年07期

4 賀蘊彬;;基于MySQL數(shù)據(jù)庫的在線選課系統(tǒng)[J];電腦知識與技術(shù);2014年05期

5 張文濤;潘紅亮;劉冬冬;張淑芳;;基于認知負荷理論的“大學物理”教學[J];煤炭高等教育;2013年06期

6 朱惠娟;;基于Unity3D的虛擬漫游系統(tǒng)[J];計算機系統(tǒng)應用;2012年10期

相關碩士學位論文 前4條

1 李龍;基于Unity3D的虛擬環(huán)境模擬與人機交互應用研究[D];電子科技大學;2018年

2 欒飛;基于Unity3D的液壓傳動虛擬仿真教學系統(tǒng)開發(fā)[D];山東建筑大學;2015年

3 方沁;基于Unity和3dmax的虛擬實驗室三維建模設計與實現(xiàn)[D];北京郵電大學;2015年

4 趙琳;航空發(fā)動機教學實驗視景仿真系統(tǒng)[D];西北工業(yè)大學;2007年

，

本文編號：2655937