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2023年12月23日发(作者：拜登签署挺台法案)
设 计 与 研 究111基于Unity3D平台机械装配虚拟实验室的
开发和应用研究成建群（苏州健雄职业技术学院，太仓 215411）摘 要：针对机械装配虚拟实验室的建设需求，设计并研制了一种沉浸式多路径虚拟装配仿真系统。通过分析系统架构，选用了基于Unity3D平台的轻量服务器模式。系统设计中突出了场景里拾取卷轴、接受考评、交换商品、制作商品和项目实验等游戏要素，提出了装配位置、部件、工具、方法等可选择的装配设计方案，提供了准备装配项目数据、制作动画、设计装配流程等一整套装配虚拟实验室项目建设方法。结果表明，系统展现了灵活性，较好地满足了机械虚拟实验的要求。关键词：机械装配；虚拟实验室；沉浸式；多路径Development and Application of Mechanical Assembly Virtual Laboratory Based on Unity3D PlatformCHEN Jianqun(Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215411)Abstract:
Aiming at the construction requirements of mechanical assembly virtual laboratory, an immersive multi-path virtual
assembly simulation system is designed and developed. By analyzing the system architecture, the lightweight server mode based on
Unity3D platform is selected. In the system design, the game elements such as picking up goods, accepting evaluation, exchanging
goods, making goods and project experiments are highlighted in the system design. The optional assembly design schemes such
as assembly position, parts, tools and methods are proposed. A complete set of assembly virtual laboratory project construction
methods are provided from the aspects of preparing assembly project data, making animation, designing assembly process, etc. The
results show that the system shows flexibility and meets the requirements of mechanical virtual ds:
mechanical assembly; virtual laboratory; immersive experience; multipath assembly虚拟实验室是利用信息技术手段给人在视觉、听觉等体感知觉方面创建一种近似真实的虚拟实验环境。受制于空间、时间、经费、安全以及实验方式等诸多因素的影响，传统实验室的开发成本高，维护难度大。虚拟实验室由于巨大的应用前景受到世界各国和各大学的高度重视，国内外涌现出一批相关成果，如麻省理工学院WebLab远程实验室、阿里巴巴VR实验室、京东VR/AR实验室、北航虚拟现实新技术国家重点实验室等。他们主要研究计算机图形、计算机仿真、人工智能、传感器交互以及大数据分析等内容。目前，机械装配类虚拟实验多以汽车、发动机、叶轮等为载体，借助爆炸图、立体动画以及图文介绍等表达结构关系和标准拆装要领。而机械类相关沉浸式体验虚拟过程、多路径装配的研究较少。本文基于Unity3D平台搭建虚拟场景，设计多路径装配方案，开发了一种机械装配虚拟实验室系统。该系统不仅模拟游戏场景强化沉浸式虚拟体验，而且设计装配位置、装配部件、装配工具、装配方式等多要素组成的多路径装配方案，并实现了螺纹吊、二维工作台、齿轮泵等多载体装配实验。1 系统架构Unity3D平台是一个综合性游戏开发引擎，能创建交互基金项目：2019年江苏省现代教育技术研究课题（70292）。式三维虚拟现实环境。它通过参与者与虚拟环境相互作用，并借助人本身对事物的感知和认知能力启发参与者的思维，全方位展示虚拟环境蕴含的空间信息和逻辑信息，能提供沉浸式体验和实时交互等虚拟现实的实质性特征。本文中采用了Unity3D平台。考虑到系统部署方便，成本低廉，采用轻量服务器客户端模式。服务端仅完成必要的通信管理工作，而客户端完成主要工作。同时为了系统稳定，局域网内可以部署多个服务器，系统架构如图1所示。利用Internet云平台免费的WSS服务器中转消息，便于用户间的文字内容交流。局域网服务器采用Zinx架构，基于Golang语言临时管理登陆用户，共享用户位置等个人信息，提供可靠的文字内容交流。客户端完成系统的主要工作，除了与Internet网、局域网传递信息共享位置需要与外部接口外，其余均内部完成。2 系统设计2.1 场景设计为了有一种沉浸式体验，借鉴游戏要素构建一个现代的独立小岛。用户登陆后可以通过学习拾取随机卷轴，与考评员完成考评获取金币，到商店买卖或交换商品，到作坊完成商品制作，到项目实验室完成项目实验，如图2所示。每一种活动都要付出代价并有所收获，对应关系见表1。
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