基于VR 技術(shù)的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境交互技術(shù)淺析

范存艷，劉班

（沈陽(yáng)新松虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)，110000 ）

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)的基本表現(xiàn)特征

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)具備沉浸性表現(xiàn)特征。沉浸性特征是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)所具備的最為基本性的表現(xiàn)特征，其基本內(nèi)涵在于臨場(chǎng)感技術(shù)效應(yīng)，也就是支持保障特定化的目標(biāo)客戶個(gè)體，能夠從被動(dòng)觀察行為表現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成主動(dòng)參與行為表現(xiàn)狀態(tài)，真切感受到自身應(yīng)當(dāng)成為創(chuàng)造性環(huán)境中的一個(gè)具體化的組成部分，繼而持續(xù)穩(wěn)定地沉浸于其中且能參與推進(jìn)種類多樣的具體化活動(dòng)環(huán)節(jié)。如上所述的沉浸感的實(shí)際獲取狀態(tài)，客觀上深刻依賴特定用戶個(gè)體針對(duì)虛擬世界對(duì)象所展示的感知性狀態(tài)，在廣泛調(diào)動(dòng)利用用戶個(gè)體的視覺(jué)感官體驗(yàn)行為過(guò)程、聽(tīng)覺(jué)感官體驗(yàn)行為過(guò)程、觸覺(jué)感官體驗(yàn)行為過(guò)程，甚至味覺(jué)感官體驗(yàn)行為過(guò)程、嗅覺(jué)感官體驗(yàn)行為過(guò)程等條件下，支持對(duì)應(yīng)用戶能夠切實(shí)從感覺(jué)體驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界。

圖1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖示

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)具備交互性表現(xiàn)特征。所謂交互性，通常指的是特定化的用戶個(gè)體，針對(duì)處在虛擬技術(shù)環(huán)境之中的物體要素對(duì)象所具備的可操作性，以及具體獲取的相關(guān)性反饋，其在表現(xiàn)形式層面，具體涉及人體四肢部位執(zhí)行的各類具體動(dòng)作，以及在基本觀察視角層面所發(fā)生的變化等，繼而與虛擬化技術(shù)世界環(huán)境展開(kāi)相互作用過(guò)程，比如特定用戶運(yùn)用雙手觸摸處在虛擬空間技術(shù)環(huán)境中的物體對(duì)象，則用戶將會(huì)能夠直接且真切地感受到基于力層面的反饋結(jié)果，繼而能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境直接的自然交互技術(shù)目標(biāo)。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)具備想象性表現(xiàn)特征。想象性有時(shí)也被稱作構(gòu)想性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)除卻能夠針對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境展開(kāi)復(fù)現(xiàn)處理環(huán)節(jié)，還能有效發(fā)散拓寬特定用戶的主觀思維體系，創(chuàng)造呈現(xiàn)客觀世界之中并不真實(shí)存在的場(chǎng)景，建構(gòu)形成廣闊且充足的可想象空間，擴(kuò)展正常合理的主觀認(rèn)知覆蓋范圍等作用。從宏觀性視角展開(kāi)闡釋分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)所具備的想象性表現(xiàn)特征，能夠直接影響決定虛擬技術(shù)環(huán)境在建構(gòu)形成過(guò)程中所具備的基本質(zhì)量和基本影響力。

圖2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的3I 定義

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境之中的運(yùn)用

2.1 先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域

在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)部引入運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)，能夠支持實(shí)現(xiàn)針對(duì)虛擬工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計(jì)工作目標(biāo)、制造工作目標(biāo)、生產(chǎn)工作目標(biāo)和展示工作目標(biāo)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在改良完善工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)的基本設(shè)計(jì)功能層面、優(yōu)化處置工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)基本技術(shù)性能層面、改進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)基礎(chǔ)質(zhì)量表現(xiàn)狀態(tài)層面發(fā)揮著關(guān)鍵性影響作用，其能夠在較大程度上改善提升工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)活動(dòng)的實(shí)施成功率，控制降低工業(yè)產(chǎn)品形態(tài)在具體設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)形成過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)成本與費(fèi)用支出數(shù)量。

舉例論之，在汽車產(chǎn)品生產(chǎn)制造技術(shù)活動(dòng)的組織開(kāi)展過(guò)程中，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入結(jié)合運(yùn)用，能夠借助于對(duì)虛擬裝配技術(shù)功能的利用，將汽車產(chǎn)品中涉及包含的各類技術(shù)組件，遵照其實(shí)際具備的規(guī)格技術(shù)參數(shù)，虛擬化地設(shè)計(jì)和組裝放置在一起，并且具體建構(gòu)形成一個(gè)明確化的汽車產(chǎn)品三維技術(shù)模型，在具體開(kāi)展的虛擬化裝配技術(shù)操作環(huán)節(jié)過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員將能夠全面準(zhǔn)確清晰地發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)某些關(guān)鍵性技術(shù)組件，或者是技術(shù)配件之中存在的技術(shù)缺陷和技術(shù)問(wèn)題，繼而通過(guò)及時(shí)全面開(kāi)展對(duì)應(yīng)性的優(yōu)化操作環(huán)節(jié)和改進(jìn)操作環(huán)節(jié)，最大限度地控制規(guī)避在具體推進(jìn)的實(shí)際化生產(chǎn)技術(shù)活動(dòng)進(jìn)程中發(fā)生種類多樣的具體問(wèn)題。除此之外，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入結(jié)合運(yùn)用背景之下，設(shè)計(jì)工作人員還能夠針對(duì)具體涉及的各類技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目展開(kāi)設(shè)置性操作環(huán)節(jié)，觀察確定具體形成的汽車產(chǎn)品生產(chǎn)制造方案是否滿足基于舒適性層面的基本要求，在模擬處理汽車駕駛技術(shù)操作環(huán)節(jié)，以及故障模擬技術(shù)操作環(huán)節(jié)前提下，全面支持保障汽車產(chǎn)品在生產(chǎn)制造成型之后的技術(shù)可靠性。

如圖3 所示，友嘉實(shí)業(yè)集團(tuán)借由對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，為其機(jī)床設(shè)備購(gòu)置客戶模擬呈現(xiàn)了可能運(yùn)用的技術(shù)平面圖和生產(chǎn)線，生產(chǎn)制造研究人員針對(duì)洞穴自動(dòng)虛擬環(huán)境展開(kāi)了測(cè)試，繼而基于遠(yuǎn)程協(xié)作技術(shù)方式完成了針對(duì)一個(gè)新制造技術(shù)單元的安裝配置過(guò)程。

圖3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工廠生產(chǎn)線案例

如圖4 所示，美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)計(jì)算機(jī)感知和機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)形成了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展編程技術(shù)環(huán)節(jié)，以及與工業(yè)機(jī)器人設(shè)備展開(kāi)互動(dòng)的應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)。

2.2 安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域

在工業(yè)技術(shù)活動(dòng)具體化組織推進(jìn)過(guò)程中，安全生產(chǎn)監(jiān)管工作長(zhǎng)期被認(rèn)定成生產(chǎn)監(jiān)管工作開(kāi)展過(guò)程中需要涉及的重點(diǎn)性組成方面，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入結(jié)合運(yùn)用，能夠在工業(yè)安全生產(chǎn)事業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮不容忽視的影響作用。

舉例論之，在煤炭工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，通?？梢栽谶\(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)條件下，具體推進(jìn)完成生產(chǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，以及培訓(xùn)工作環(huán)節(jié)。在煤炭工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域，通常可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)針對(duì)礦井作業(yè)環(huán)境技術(shù)場(chǎng)景展開(kāi)模擬處置，借助于傳感器技術(shù)組件，以及攝像頭技術(shù)組件等實(shí)時(shí)且動(dòng)態(tài)化地采集獲取到真實(shí)化的礦井技術(shù)數(shù)據(jù)，并且將其具體輸入到生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境內(nèi)部，監(jiān)測(cè)工作參與人員可以借助于虛擬生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)推進(jìn)完成觀察環(huán)節(jié)和掃描環(huán)節(jié)，繼而將會(huì)支持了解各個(gè)作業(yè)面位置的瓦斯物質(zhì)濃度，以及技術(shù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，繼而支持實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)控制目標(biāo)。

3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)境交互技術(shù)概述

在虛擬工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)環(huán)境的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，人機(jī)交互技術(shù)形態(tài)是需要結(jié)合運(yùn)用的一類極其重要的基本技術(shù)形態(tài)。

從本質(zhì)性角度展開(kāi)闡釋分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種全新表現(xiàn)類型的人機(jī)接口技術(shù)結(jié)構(gòu)，能支持相關(guān)參與者全面沉浸在經(jīng)由計(jì)算機(jī)設(shè)備和相關(guān)軟件程序協(xié)同生成的虛擬世界之中，同時(shí)還能為特定化的用戶對(duì)象創(chuàng)造提供一類能夠與虛擬世界環(huán)境展開(kāi)相互通信的技術(shù)手段，支持特定用戶在針對(duì)處在虛擬環(huán)境中的三維物體模型對(duì)象要素展開(kāi)操作過(guò)程中，被操作對(duì)象通常能夠針對(duì)特定用戶展開(kāi)的技術(shù)操作環(huán)節(jié)，及時(shí)作出對(duì)應(yīng)性的反饋技術(shù)行為。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的引入結(jié)合運(yùn)用，能夠創(chuàng)造提供種類多樣的人機(jī)交互技術(shù)處理方法，具體涉及音頻技術(shù)系統(tǒng)、觸覺(jué)技術(shù)系統(tǒng)，以及跟蹤技術(shù)系統(tǒng)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)屬于特殊形式的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)形態(tài)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)形態(tài)在工業(yè)生產(chǎn)事業(yè)領(lǐng)域加以引入運(yùn)用，能改善工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)制造活動(dòng)的精確性和先進(jìn)性，支持獲取優(yōu)質(zhì)且良好的綜合收益。