虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)機器人教學中的應用研究

唐杰

摘 要：計算機、電子以及傳感器等技術的不斷發(fā)展為虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)和應用創(chuàng)造了條件，近些年來虛擬現(xiàn)實技術在機器人的制造中得到了廣泛的應用。于此同時伴隨著現(xiàn)代教育的進步和體制的改革，如何將虛擬現(xiàn)實技術應用于教學中也得到了社會的關注。針對于此本文就虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)機器人教學中的應用進行了研究，探討了虛擬現(xiàn)實學習平臺搭建、虛擬環(huán)境虛擬實驗以及虛擬環(huán)境下學生技能培養(yǎng)等問題，分析了虛擬現(xiàn)實技術在教學領域的應用前景和推廣價值。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術 工業(yè)機器人 仿真技術 教學應用

出色的人機交互性是虛擬現(xiàn)實技術的突出優(yōu)勢，可以利用虛擬現(xiàn)實技術進行現(xiàn)實世界難以完成或完成難度較高的環(huán)境布置的仿真。在工業(yè)機器人教學中通過學你電視技術的應用可以提高教學效果。但是目前關于虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代教育中應用還處在快速發(fā)展階段，因而研究虛擬現(xiàn)實技術的教學應用就顯得尤為重要。

一、虛擬現(xiàn)實技術概述

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，VR）是一種以計算機電子技術、傳感技術等為基礎的集成化的先進技術，該技術可以在計算機技術的基礎上進行聽覺、觸覺以及視覺等的模擬，并通過計算機聲音、圖像以及圖形等效果對模擬環(huán)境進行表達。虛擬現(xiàn)實技術所創(chuàng)設的虛擬環(huán)境具有出色的人機交互性，可以為操作者營造出一種身臨其境的感覺。較強的沉浸感、豐富的想象空間以及良好的交互性是虛擬現(xiàn)實技術的重要特征。人機接口技術的實現(xiàn)是良好交互性的重要保證，操作者可以通過計算機的鼠標、鍵盤、顯示器以及外設操作桿等輸入輸出設備進行人機信息交流，在此過程中操作者完全置身于虛擬現(xiàn)實技術營造出的虛擬環(huán)境中，圖像圖形處理以及三位技術的發(fā)展促進了人們在虛擬環(huán)境中沉浸感的加強。在虛擬環(huán)境中，操作者也會根據(jù)創(chuàng)設的情境作出相應的生理和心理反應，在此過程中操作者可以充分發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造性思維，有利于操作者思維空間的開拓。

二、工業(yè)機器人教學中虛擬現(xiàn)實技術的應用

2.1虛擬現(xiàn)實學習平臺搭建

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)普及程度的不斷提高，網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們生活學習中必不可少的存在，這也為學生的網(wǎng)絡學習提供了可能性。當前學生網(wǎng)絡學習的時間較多，虛擬現(xiàn)實技術的應用可以提高學生的沉浸感，從而為學生網(wǎng)絡學習提供更加多樣化的選擇和更為廣闊的發(fā)揮空間。虛擬現(xiàn)實技術可以通過良好的人機接口界面提高學生學習的方便性，于此同時較強的沉浸感可以提高學生學習的主動性、積極性和持續(xù)性，促進學生學習興趣和工業(yè)機器人教學質量的提高。

工業(yè)機器人教學中需要對學生的思維進行充分的調(diào)動，而虛擬現(xiàn)實技術則可以為學生創(chuàng)設一個更加自由的環(huán)境，學生在虛擬環(huán)境中可以自由地進行思考和談論問題，思維的活躍性得到顯著的提高，工業(yè)機器人的教學成效也隨之提升。因而學校需要提高對于虛擬現(xiàn)實技術應用的重視程度，搭建相應的可供學生自由使用的虛擬現(xiàn)實學習平臺，完善硬件配套設施建設，讓學生在沉浸感更強的學習平臺中高效自由地學習。虛擬現(xiàn)實學習平臺可以為學生創(chuàng)造便利，具有良好的發(fā)展空間。

2.2虛擬環(huán)境虛擬實驗

根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的不同，所使用的工業(yè)機器人也會有所差別，但是受到教學環(huán)境和教育成本等條件的限制，在工業(yè)機器人教學中無法對所有的真實工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行創(chuàng)設，這在一定程度上制約了工業(yè)機器人教學質量的提高。在虛擬現(xiàn)實技術的支持下，教師可以根據(jù)教學的要求構造出不同的虛擬工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，從而為學生提供良好的試驗環(huán)境，幫助學生了解工業(yè)生產(chǎn)中機器人的工作原理和工作狀態(tài)，避免由于環(huán)境限制導致的試驗無法開展的問題。虛擬現(xiàn)實技術可以構造出相應的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，并對工業(yè)機器人在該環(huán)境中的工作情況進行模式，學生可以結合工業(yè)環(huán)境的特征進行工業(yè)機器人的設計。學生可以充分發(fā)揮自身的創(chuàng)造力和想象力，對模擬的工業(yè)機器人的機械結構、外形、性能等進行優(yōu)化和改善，提高學習的效率和質量。此外一些真實教學環(huán)境中難以實現(xiàn)的工業(yè)場景也可以在虛擬現(xiàn)實中實現(xiàn)，例如滅火機器人樓層滅火實驗、有害氣體檢測和分析實驗和機器人排爆實驗等等，讓學生充分了解工業(yè)機器人的運行狀態(tài)。

2.3學生職業(yè)技能培養(yǎng)

目前虛擬現(xiàn)實技術在駕校培訓中已經(jīng)得到了應用，參加汽車駕駛培訓的學員已經(jīng)可以在駕校進行相應的模擬汽車駕駛體驗，這也為虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代教育和技能培養(yǎng)中的應用提供了范本。虛擬現(xiàn)實技術可以為學生創(chuàng)設出相當寫實的職業(yè)環(huán)境，學生可以在體驗的過程中了解該職業(yè)的感受，還可以在虛擬環(huán)境宏進行及嫩惡搞訓練，在反復多次的操作練習中對職業(yè)操作技能進行鍛煉，以達到熟練操作的目的。對于一些操作難度較高的工業(yè)機器人，學生可以利用虛擬現(xiàn)實模型進行多次的模擬訓練，提高機器人操作控制的能力和自身的職業(yè)技能水平。與傳統(tǒng)的教學模式相比，虛擬現(xiàn)實技術支持下的教學可以對教學成本進行有效的控制，在保證學生機器人操作得到鍛煉的同時還可以避免學生工業(yè)機器人操作不當造成的損失。因而虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)機器人教學中的應用的優(yōu)勢是十分明顯的，可以對學生的操作技能進行高效的培訓，也可以減少設備以及工業(yè)機器人的損耗，因而要加快工業(yè)機器人教學中虛擬現(xiàn)實技術的推廣應用。

三、結束語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)機器人教學中的應用可以有效提高教學的質量，幫助學生理解相關理論和技術，促進學生技能水平的提高。伴隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷進步，其在工業(yè)機器人教學中的應用效果也將得到提升，于此同時也要促進其他領域教學中虛擬現(xiàn)實技術的應用，推動教學改革的進程和現(xiàn)代教育水平的提高。

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