虚拟现实技术在线视频

现在是第二十二讲

虚拟现实技术

虚拟现实技术起源于数字仿真技术

那么先让我们来看一下

仿真技术的发展及其应用

前面已经讲到

对一个系统进行研究时

首先要建立它的模型

这种模型可能有三种

一种我们把它称为精神模型

什么是精神模型呢

比如早晨起床

我们要设想一下

今天我遇到的人和事

我怎样处理去会更好

那么大脑的这一思考过程

就称为精神建模过程

求解过程呢

也是大脑想象出来的

第二种是物理模型

物理模型就是由实物构成的

与原系统几何相似的实物

物理模型可以帮助我们

更好地了解原来的系统的实际情况

但是在很多的时候

建立物理模型是相当困难的

所以说我们不得不

用数学模型来代替

所谓的数学模型

就是通过数学表达式

来描述一个系统的运动过程

对这个数学模型进行求解

就称为计算机仿真

这是在前几讲里头

我们已经讲过的

我们可能还记得

这样一个数字仿真公式

对于一个微分方程

X的导数等于fXU和t

这样一个微分方程

我们可以用下面的差分方程来描述

我们把这个式子也称为欧拉公式

现在只要你给出来

一个系统的微分方程

我们都可以用这个式子来求解

原来我们也做过一个这样的例子

这个例子呢是一个单回路控制系统

通过我们对这个系统的仿真

我们可以了解到

在这种控制器的参数下

这个系统的响应是这样子的

数字仿真技术的普遍应用

还是在上个世纪七十年代末

八十年代初开始的

那个时候有了PC个人计算机

这种计算机的体积小 价钱低

所以说一般科技工作者

都可以用到这种个人计算机

那么数字仿真技术

从此开始快速地发展

人们对数字仿真技术的要求

也就越来越高

后来人们就想到

能否用半实物半数字的方式

对系统进行研究呢

这就是当年所形成的仿真训练器

下面看几个仿真训练器的实例

这幅图是火电厂操作运行人员

仿真训练系统

左边是仿真训练系统

右边是实际的控制系统

那么从这两幅图对比

我们可以看到

这两幅图是非常相似的

所以说运行人员

可以从左边去操作运行 训练

然后呢再到实际当中去进行操作

现在火电厂一般的要求是

每一个运行人员在一年之内

必须得在仿真机上训练一次

为期二十一天

下面这几幅图也是仿真训练系统

第一幅图是汽车驾驶的

仿真训练系统

第二幅图是飞行员飞行仿真训练系统

第三幅图是机场指挥塔中的

指挥员仿真训练系统

下面这幅图是日本神户的

一个跨海大桥

在1995年建立这所大桥的时候

事前必须要进行

物理仿真和数学仿真

当仿真完成以后

才可以建立这所大桥

但是还没等大桥建完

日本神户发生了大地震

死了很多人

倒塌了很多的房屋

这所大桥的桥墩也移动了五米

大地震过后

对这所大桥的桥梁和桥墩

进行了测量

发现它们的质量完好无损

依然可以在这个桥面上

进行后续的建设工作

下面这两幅图

是阿波罗十三的仿真训练器

我们大家可能知道阿波罗十三

是美国宇航局

最后一次登月计划的飞行器

当离月球近地点的时候

飞行器中的氧气罐发生了爆炸

登陆的计划已经无望

但是怎样返回呢

这几名宇航员

把他们的情况通知了地面

地面在仿真器上

模拟了当时的事故

告诉他们具体怎么样操作

才能人为地把它控制到返回地面

经过一番的努力

最后这个飞行器顺利地返回了地面

这就是仿真器成功应用的

另外一个实例

仿真技术的应用

已经取得了如此辉煌的成就

它的进一步发展

就形成了一种新的技术

叫做虚拟现实技术

下面这几幅图

是虚拟现实技术应用的几个实例

这幅图是数据手套和数据眼镜

也就是说

当你把拳挥动的时候

那么这些数据

可以传到计算机

这种手套可以有很多的应用领域

下面这幅图是一个虚拟现实发电场

那么这个发电场的形状

与实际当中的发电场

是一模一样的

它是用3D技术产生的

这样看是没用的

我们还可以用一种漫游技术

也就是说

你戴着数据眼镜

可以在这个电场当中行走

可以看到电场当中的每一个角落

我们还可以用虚拟现实技术

进行虚拟检修

什么叫做虚拟检修呢

如果你学习检修一个汽轮机

那么你得到现场去

把汽轮机打开

然后再把汽轮机装上

可是这个过程不但漫长

而且也不允许

它不需要检修的时候

你怎么能去学习呢

所以说我们可以建设一个平台

这个平台用3D技术

我可以通过数据手套 数据眼镜

从这个图上

把一些零器件拆下来

也可以再把它装上

然后用力大小

以及它的方向感

这一些都可以在这里头得到训练

还可以在这种系统上

进行事故处理

当你把汽轮机拆卸以后

发现哪一个部位已经破损

你就可以虚拟地更换一个部件

这样的虚拟检修系统

现在的应用需求是非常巨大的

到此为止

我们这门课的全部内容就讲完了

我们设置这门课程的目的是

让同学们可以用最短的时间

就对自动化专业的课程体系

工作领域以及研究内容

有一个全方面的了解

但是由于讲课的时间比较短

有许多内容都是一带而过

如果同学们对其中的某些内容

想有更深入的了解

可以通过下面的邮箱与我取得联系

谢谢大家