虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)機器人教學(xué)中的應(yīng)用研究

唐杰

摘 要：計算機、電子以及傳感器等技術(shù)的不斷發(fā)展為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用創(chuàng)造了條件，近些年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人的制造中得到了廣泛的應(yīng)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(shù)應(yīng)用于教學(xué)中也得到了社會的關(guān)注。針對于此本文就虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)機器人教學(xué)中的應(yīng)用進行了研究，探討了虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)平臺搭建、虛擬環(huán)境虛擬實驗以及虛擬環(huán)境下學(xué)生技能培養(yǎng)等問題，分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景和推廣價值。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 工業(yè)機器人 仿真技術(shù) 教學(xué)應(yīng)用

出色的人機交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的突出優(yōu)勢，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(xué)中通過學(xué)你電視技術(shù)的應(yīng)用可以提高教學(xué)效果。但是目前關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代教育中應(yīng)用還處在快速發(fā)展階段，因而研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用就顯得尤為重要。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）是一種以計算機電子技術(shù)、傳感技術(shù)等為基礎(chǔ)的集成化的先進技術(shù)，該技術(shù)可以在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)所創(chuàng)設(shè)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(shù)的重要特征。人機接口技術(shù)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(shè)操作桿等輸入輸出設(shè)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(shù)營造出的虛擬環(huán)境中，圖像圖形處理以及三位技術(shù)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(shè)的情境作出相應(yīng)的生理和心理反應(yīng)，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(xué)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

2.1虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)平臺搭建

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)普及程度的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活學(xué)習(xí)中必不可少的存在，這也為學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)提供了可能性。當(dāng)前學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的時間較多，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用可以提高學(xué)生的沉浸感，從而為學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)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(shù)可以通過良好的人機接口界面提高學(xué)生學(xué)習(xí)的方便性，于此同時較強的沉浸感可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和持續(xù)性，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和工業(yè)機器人教學(xué)質(zhì)量的提高。

工業(yè)機器人教學(xué)中需要對學(xué)生的思維進行充分的調(diào)動，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個更加自由的環(huán)境，學(xué)生在虛擬環(huán)境中可以自由地進行思考和談?wù)搯栴}，思維的活躍性得到顯著的提高，工業(yè)機器人的教學(xué)成效也隨之提升。因而學(xué)校需要提高對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的重視程度，搭建相應(yīng)的可供學(xué)生自由使用的虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)平臺，完善硬件配套設(shè)施建設(shè)，讓學(xué)生在沉浸感更強的學(xué)習(xí)平臺中高效自由地學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)平臺可以為學(xué)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(xué)環(huán)境和教育成本等條件的限制，在工業(yè)機器人教學(xué)中無法對所有的真實工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行創(chuàng)設(shè)，這在一定程度上制約了工業(yè)機器人教學(xué)質(zhì)量的提高。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，教師可以根據(jù)教學(xué)的要求構(gòu)造出不同的虛擬工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，從而為學(xué)生提供良好的試驗環(huán)境，幫助學(xué)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(dǎo)致的試驗無法開展的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)造出相應(yīng)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(xué)生可以結(jié)合工業(yè)環(huán)境的特征進行工業(yè)機器人的設(shè)計。學(xué)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(jié)構(gòu)、外形、性能等進行優(yōu)化和改善，提高學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。此外一些真實教學(xué)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(xué)生充分了解工業(yè)機器人的運行狀態(tài)。

2.3學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在駕校培訓(xùn)中已經(jīng)得到了應(yīng)用，參加汽車駕駛培訓(xùn)的學(xué)員已經(jīng)可以在駕校進行相應(yīng)的模擬汽車駕駛體驗，這也為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代教育和技能培養(yǎng)中的應(yīng)用提供了范本。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出相當(dāng)寫實的職業(yè)環(huán)境，學(xué)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(xùn)練，在反復(fù)多次的操作練習(xí)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(xué)生可以利用虛擬現(xiàn)實模型進行多次的模擬訓(xùn)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(xué)模式相比，虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的教學(xué)可以對教學(xué)成本進行有效的控制，在保證學(xué)生機器人操作得到鍛煉的同時還可以避免學(xué)生工業(yè)機器人操作不當(dāng)造成的損失。因而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)機器人教學(xué)中的應(yīng)用的優(yōu)勢是十分明顯的，可以對學(xué)生的操作技能進行高效的培訓(xùn)，也可以減少設(shè)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(xué)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的推廣應(yīng)用。

三、結(jié)束語

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

參考文獻：

[1]余正泓. 論“教學(xué)媒體創(chuàng)新”對技能型人才團隊協(xié)作能力培養(yǎng)的啟示——以虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的運用為例[J]. 教育現(xiàn)代化，2017（23）

[2]戢磷. 面向中國制造2025的先進制造技術(shù)課程教學(xué)研究——培養(yǎng)掌握新型工業(yè)機器人應(yīng)用與維修技術(shù)的高職人才[J]. 民營科技，2015（11）