虛擬現實技術在汽車座艙設計中的應用

鄭紅麗 丁冠源 回姝 黃嘉桐

摘要：在當前的發展階段下，信息技術在各個領域延伸發展，在很大程度上推動了產業結構轉型升級，促進產業不斷向高端化，智能化方向發展，在這個過程中虛擬現實技術作為一項新興技術在產業發展的過程中發揮了重要的作用，尤其在現代汽車工業領域，虛擬現實技術由于能夠模擬創設較為真實的場景，因此在汽車設計的過程中能夠對設計方案進行模擬評估，一方面促進了設計水平的提升，另一方面也在很大程度上降低了研發設計的成本，基于以上認識本文主要對虛擬現實技術在汽車座艙設計中的應用進行分析，希望該研究能夠促進虛擬現實技術進一步發揮在汽車工業中的作用。

關鍵詞：虛擬現實技術;汽車座艙設計;應用

近些年，我國的汽車工業取得了較大的發展，汽車工業的整車制造水平以及整車設計水平都有了很大的進步。從汽車工業發展的趨勢上來看不斷向智能化的方向發展，智能化不僅僅體現在汽車產品上，同時也體現在汽車設計制造的環節中。汽車座艙作為汽車的重要組成部分，汽車座艙的設計水平將很在很大程度上影響駕駛乘坐的舒適性以及安全性，因此汽車座艙設計也是汽車設計的重點，傳統的設計方式往往需要對設計方案進行多輪實驗論證，在這個過程中需要花費大量的時間成本以及經濟成本，而通過應用虛擬現實技術來對設計方案進行驗證，能夠節省大量的時間以及成本，較為完善的物理學方針能夠幫助開發人員盡早完成早期的開發測試，加快工程的進度。

1虛擬現實技術應用于汽車座艙設計的優勢

虛擬現實技術基于計算機仿生系統，通過創建三維影像，來對場景進行模擬，在這個過程中，需要應用多種傳感器，借助可視化的設備給人帶來較為真實的場景感受。該技術在多個領域都得到了廣泛的應用。在汽車設計領域，汽車座艙設計的水平對于汽車的舒適性以及安全性具有重要的影響，同時座艙設計本身具有比較高的復雜性，在設計的過程中需要考慮人機交互，人機工學，駕駛績效等。對于汽車座艙的設計既需要從以往的設計經驗出發，也需要從設計學理論以及設計的需求出發，在傳統的設計模式下，往往需要應用物理方式對設計方案進行論證。而通過虛擬現實技術來能夠對設計方案進行三維渲染，搭配不同的傳感器能夠較為精準的模擬出，相關設備方案在不同情況下，座艙的表現以及座艙的安全性等，相關的設計人員能夠以更為開放的視角來對設計方案進行論證。對于汽車座艙設計來說，座艙的內飾以及色彩搭配也十分關鍵，如果僅憑傳統的二維圖像來驗證設計的效果，這容易導致設計視覺效果與真實視覺效果產生比較大的偏差，而虛擬現實技術能夠從三維的維度上全面展示座艙內飾以及顏色的搭配，因此在設計效果展示的真實度上有很大的提升。總的來說，在汽車座艙設計中應用虛擬現實技術能夠較為真實全面的展示設計的效果，同時在很大程度上減少了設計論證的時間成本以及經濟成本。

2虛擬現實技術在汽車座艙設計中的應用分析

汽車座艙設計的過程中需要綜合運用車輛結構設計、UX/UI設計、造型、軟硬件開發、照片、人因工程、電氣工程等相關知識，因此具有相當的復雜性。因此在設計的過程中需要充分發揮虛擬現實技術的優勢，提升汽車座艙設計的水平降低設計的成本。

2.1虛擬試駕助力安全驗證

虛擬試駕基于虛擬現實技術，有專業的虛擬試駕軟件能夠提供較為全面的虛擬駕駛體驗，相關軟件能夠實現實時交互駕駛，能夠較為真實的體驗駕駛的環境。在虛擬現實技術的支持下，能夠對不同的地形條件，天氣條件以及照明條件進行模擬，并通過汽車搭載的傳感器，評估在不同情況下，汽車座艙的實際表現，以及系統運行情況。在傳統的安全驗證環節，往往需要實際駕駛數十億英里，來驗證車輛座艙的安全性以及可靠性，但是在虛擬現實技術的支撐下。可以在封閉的環境下對其設計方案進行測試驗證，在這個過程中能夠節省大量的安全驗證的時間，同時相關的虛擬測試軟件還能夠在傳感器輸入的過程中進行充分修改，進一步降低了開發的時間成本。

2.2提升設計感知質量

在進行汽車座艙設計的過程中，不僅需要重視技術人員對設計方案進行技術驗證，同時，還需要重視讓客戶參與到設計方案的感知測驗中，應用虛擬現實技術能夠為客戶提供極致的虛擬體驗。讓客戶在所創設的虛擬場景中來感知座艙設計的外觀以及內部交互。根據客戶感知測試的結果來不斷優化設計方案。這種設計優化模式能夠在很大程度上減少用于物理模型制作的成本，同時虛擬現實技術支持的設計方案論證往往更加具有全面性，經虛擬現實技術論證的設計方案保證了裝配流程的可靠性以及可行性，極大的提升了對設計方案的感知水平，且能夠將成本控制在合理的范圍內。

2.3交互評估HMI

汽車座艙設計最終服務于駕駛員，因此駕駛員對設計方案的感受，在很大程度上決定了設計方案能否被市場接受。因此對于汽車座艙設計來說，最好的方式就是讓駕駛員參與到設計開發的流程。虛擬現實技術能夠創設較為沉浸的虛擬駕駛環境，讓駕駛員在接近真實的駕駛環境中對汽車座艙的交互系統進行評估，并測試車輛內部的主動安全系統能否發揮作用，從而獲得汽車座艙最為全面的測試數據，這種評估測試方式最大程度的發揮上駕駛員在座艙設計方案評估中的作用，也保證了最終的設計方案具有較高的可靠性，能夠被市場所接受，同時也大大降低了測試過程中的安全風險。

總結：

近年來，虛擬現實技術不斷在在工業設計領域延伸，在汽車設計中座艙設計是十分重要的設計內容，傳統的設計模式往往需要多輪物理驗證，因此需要花費大量的時間成本以及經濟成本，但是在虛擬現實技術的支持下能夠實現在封閉的虛擬環境下對設計方案進行論證，一方面保證了設計論證的全面性，另一面也降低了設計論證的成本，對于優化汽車座艙的設計方案具有重要的意義。

參考文獻：

[1]周軍，李瑞方.虛擬現實技術在汽車設計中的應用[J].時代汽車，2021（10）：93-95+102.

[2]王壽棟.基于虛擬現實技術的坐姿生物力學特性分析及舒適性座椅設計[D].新疆大學，2020.