機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件

機(jī)電產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與仿真

姚進(jìn)教授機(jī)電產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與仿真姚進(jìn)本次課的內(nèi)容

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

2虛擬樣機(jī)技術(shù)

3課程教學(xué)與考試

本次課的內(nèi)容

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

21.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1.2虛擬現(xiàn)實(shí)體系結(jié)構(gòu)1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望1虛擬技術(shù)（(VirtualReality)

）1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1虛擬技術(shù)（(VirtualRe定義和特征虛擬設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系及支撐技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述定義和特征1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述定義和特征概念“虛擬現(xiàn)實(shí)”（virtualreality，簡(jiǎn)稱vr）是用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)生成一個(gè)逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。。定義和特征概念機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件桌面虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)類別：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)類別：

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真

高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)

高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模

如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

1分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參1.2

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)軟件技術(shù)

虛擬環(huán)境中采用的軟件有四類：1)語(yǔ)言類：如C++、VBML等；2)建模軟件類：如AuoCAD、SolidWorks、Pro／E、CATIA等。3)應(yīng)用軟件類：指用戶自己的各種需求，選擇或者開發(fā)的自用軟件。4)通用的商用工具軟件包：如：WTK，VRML等。

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)軟件技術(shù)

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬現(xiàn)實(shí)硬件基礎(chǔ)（1）概論虛擬現(xiàn)實(shí)常用的主要硬件設(shè)備包括：高性能計(jì)算機(jī)；廣角（寬視野）的立體顯示設(shè)備；觀察者（頭、眼）的跟蹤設(shè)備；人體姿勢(shì)的跟蹤設(shè)備；立體聲；觸覺、力學(xué)反饋；語(yǔ)音輸入輸出等硬件設(shè)備。（2）3D位置跟蹤器在3D空間中移動(dòng)對(duì)象共有三個(gè)平移參數(shù)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)。這些參數(shù)可組成一個(gè)6維的數(shù)據(jù)集。在早期，人們主要采用機(jī)械方式測(cè)量上述參數(shù)；當(dāng)今，非接觸3D跟蹤技術(shù)已經(jīng)取代了機(jī)械測(cè)量。3D非接觸跟蹤技術(shù)包括磁場(chǎng)、超聲波、雷達(dá)和攝象機(jī)等。（3）傳感手套 數(shù)據(jù)手套可以幫助計(jì)算機(jī)測(cè)試人手的位置與指向，從而可以實(shí)時(shí)的生成手與物體接近和遠(yuǎn)離的圖像。但迄今為止，商品化的數(shù)據(jù)手套都不提供觸覺反饋?zhàn)饔?。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬現(xiàn)實(shí)硬件基礎(chǔ)（1）概論常見的數(shù)據(jù)手套

常見的數(shù)據(jù)手套

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（4）三維鼠標(biāo)

普通的鼠標(biāo)只能感受在平面的運(yùn)動(dòng)，而立體鼠標(biāo)能夠感受用戶在六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（4）三維鼠標(biāo)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（5）數(shù)據(jù)衣 數(shù)據(jù)衣采用與數(shù)據(jù)手套相同的光纖彎曲傳感技術(shù)，將大量的光纖安裝在一個(gè)緊身衣服上，它能測(cè)量肢體的位置，然后用計(jì)算機(jī)重建出圖像。目前，數(shù)據(jù)衣還不是真正的商品，還在進(jìn)一步研究之中。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（5）數(shù)據(jù)衣虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（6）觸覺和力反饋的裝置為了產(chǎn)生虛擬的觸摸感覺，研究人員開發(fā)了觸覺和力反饋裝置。雖然它們的樣式和大小各不相同，但它們大致上做相同的事情：推我們的手臂，并把機(jī)械或動(dòng)力信號(hào)記錄下來(lái)。力反饋的裝置相對(duì)于觸覺要容易，國(guó)際上已有一些機(jī)械的力反饋裝置。（7）立體顯示設(shè)備頭盔式顯示器HMD；特殊的頭部顯示器BOOM（雙目全方位監(jiān)視器）；立體眼鏡（用戶戴在眼睛上能從顯示器上看到立體的圖像）；立體投影顯示；3D顯示器。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（6）觸覺和力反饋的裝置頭盔式顯示器HMD

頭盔式顯示器HMD

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（8）3D聲音生成器 “3D聲音”不是立體聲的概念，它是指由計(jì)算機(jī)生成的、能由人工設(shè)定聲源在空間中三維位置的一種聲音。3D聲音生成器是利用人類定位聲音的特點(diǎn)生成出3D聲音的一套軟硬件系統(tǒng)。 人類進(jìn)行聲音的定位依據(jù)兩個(gè)要素：兩耳時(shí)間差和兩耳強(qiáng)度差虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（8）3D聲音生成器其他硬件雙筒全方位顯示器(BinocularOmni-OrientationMonitor—BOOM）立體投影顯示立體眼鏡等等其他硬件1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀發(fā)展歷程

1965年Sutherland提出1966年開始HDM的研究1968年研制出第一臺(tái)HMD1975年MyronKrueger提出AR的思想1985年研制出數(shù)據(jù)手套1986年VIEW系統(tǒng)研制成功1990年Siggraph會(huì)議確定VR技術(shù)的發(fā)展方向20世紀(jì)90年代以來(lái)VR應(yīng)用到眾多領(lǐng)域1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀發(fā)展歷程1965年1966國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀美國(guó)宇航局(NASA)美國(guó)宇航局(NASA)的Ames實(shí)驗(yàn)室完善了HMD，并將VPL的數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。

NASA完成的一項(xiàng)著名的工作是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真?，F(xiàn)在NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng)、空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。ASA的Ames現(xiàn)在正在致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索(VPE)”的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，這一項(xiàng)目能使“虛擬探索者(VirtualExplorer)”利用虛擬環(huán)境來(lái)考察遙遠(yuǎn)的行星，他們的第一個(gè)目標(biāo)是火星。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

北卡羅來(lái)納大學(xué)(UNC)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。在顯示技術(shù)上UNC開發(fā)了一個(gè)幫助用戶在復(fù)雜視景中建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的并行處理系統(tǒng)．叫做像素飛機(jī)(PixelPlanes)。麻省理工學(xué)院(MIT)是一個(gè)一直走在最新技術(shù)前沿的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。1985年M1T成立了媒體實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。此外，M1T還在進(jìn)行“路徑規(guī)劃”與“運(yùn)動(dòng)計(jì)劃”等研究。

SRI研究中心建立了“視覺感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1991年后，SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過(guò)仿真來(lái)減少飛行事故。此外，SRI還利用遙控技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)仿真的研究。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀北卡羅來(lái)納大學(xué)(UNC)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(HITLab)在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時(shí)也在進(jìn)行感知、知覺、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制能力的研究。HIT將VR研究引人了教育、設(shè)計(jì)、娛樂和制造領(lǐng)域。例如，波音公司的V22運(yùn)輸機(jī)就是先在實(shí)驗(yàn)室中造出虛擬機(jī)后再投人生產(chǎn)的。歐共體(CEC)認(rèn)為VR是一門新興技術(shù)，已經(jīng)組織了幾次評(píng)價(jià)VR的專題活動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(HITLab虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀Windustries位于Leicester，是國(guó)際VR界的著名開發(fā)機(jī)構(gòu)，正在開發(fā)一系列VR產(chǎn)品，主要是娛樂業(yè)方面的。正在計(jì)劃推出新型輕量顯示頭盔和功能強(qiáng)大的圖形引擎(GraphicsEngine)。BritishAerospace(BAE)的許多部門參與了VR，其中最有成效是在RoyKalawsky教授領(lǐng)導(dǎo)下，利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)高級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)座艙，BAE開發(fā)的大項(xiàng)目VECTA(VirtualEnvironmentConfigurableTrainingAid)是一個(gè)高級(jí)測(cè)試平臺(tái)，用于研究VR技術(shù)以及考察用VR代替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬器方法的潛力。VECTA的子項(xiàng)目RAVE(RealAndVirtualEnvironment)就是專門為在座艙內(nèi)訓(xùn)練飛行員而研制的，已在1992年的Famborough航空展示會(huì)上進(jìn)行了首次演示。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀Windustries位于Leice虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀DimensionInternational是桌面VR的先驅(qū)，盡管桌面VR是非沉浸式的，但是與那些可視效果和動(dòng)態(tài)質(zhì)量差的沉浸式(Immersive)系統(tǒng)相比，許多學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的用戶更喜歡該公司基于PC486系統(tǒng)提供的優(yōu)質(zhì)圖像和實(shí)時(shí)交互特性，該公司已生產(chǎn)了一系列商用VR軟件包，都命名為Superseape。Dimension還與電視公司合作開發(fā)Cyberzone(宣稱是世界上第一個(gè)VR電視游戲節(jié)目)。英國(guó)的高級(jí)機(jī)器人研究有限公司(ARRL)關(guān)于遠(yuǎn)程呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)研究主要包括VR技術(shù)重構(gòu)問(wèn)題。ARRL與Overview公司合作開發(fā)了一系列頭控立體攝像系統(tǒng)，同時(shí)ARRL還與Airmuscle公司合作首先在手套和3D／6D鼠標(biāo)上使用了觸覺反饋。ARBL在VR方面的工作仍在繼續(xù)，除了高級(jí)機(jī)器人和遙現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域外．還包括發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、CAD軟件包轉(zhuǎn)換、煙霧和爆炸的建模與可視化、VR多媒體集成系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)可視化以及納米技術(shù)(Nanotechnology)。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀DimensionInternat虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在德國(guó)有大約50個(gè)Fraunhofer研究所，Darmstadt的Fraunhofer計(jì)算機(jī)圖形研究所(IGD---FHG)就是其中之一。其中大多數(shù)研究所已著手VR項(xiàng)目研究，如斯圖加特的IPA--FHG的遙機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)。IGD的研究開發(fā)工作集中在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域，如可視模擬、可視化、圖像處理和VR等，并對(duì)那些需要復(fù)雜底層結(jié)構(gòu)、技術(shù)支持和專業(yè)性的中長(zhǎng)期項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)承包管理方法。IGD---FHG在1992年建立了一個(gè)VR演示中心，用于評(píng)估VR對(duì)未來(lái)系統(tǒng)和界面的影響，該中心的任務(wù)是在測(cè)試平臺(tái)環(huán)境中給用戶和生產(chǎn)者提供通向先進(jìn)的可視化、模擬技術(shù)和VR技術(shù)的途徑。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在德國(guó)有大約50個(gè)Fraunhofe虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀：北京航天航空大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究的單位之一，他們首先進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究，并著重研究虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺接口方面開發(fā)了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇，可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境，提供用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并將要實(shí)現(xiàn)與有關(guān)單位的遠(yuǎn)程連接。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀：虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬環(huán)境的建立、多細(xì)節(jié)層次模型、真實(shí)感三維重建、基于幾何和圖像的混合式圖形實(shí)時(shí)繪制算法等領(lǐng)域開展了深入的研究，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響。哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級(jí)行為中特定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動(dòng)的合成等技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話時(shí)頭勢(shì)和手勢(shì)動(dòng)作，語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動(dòng)、克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗(yàn)等方面都有不少獨(dú)特的方法。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們?cè)诮梃b人類視覺特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度。中國(guó)科技開發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖像對(duì)算法回顯及軟件接口。在硬件開發(fā)上已經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫研究的單位之一，中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西北工業(yè)大學(xué)CAD／CAM研究中心、上海交通大學(xué)CIM研究所、上海交通大學(xué)圖像處理及模式識(shí)別研究所、國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所、華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、華中科技大學(xué)CAD／CAM中心、華中科技大學(xué)仿真中心、武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所及汽車學(xué)院、廣東工業(yè)大學(xué)等單位都進(jìn)行了一些有成效的研究工作和成功嘗試。其中，上海交通大學(xué)CIM研究所承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“虛擬制造的理論與技術(shù)基礎(chǔ)”，在有關(guān)理論與方法、系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用、虛擬環(huán)境建設(shè)方面做了很好的工作。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。美國(guó)通用汽車公司的CAVE福特公司的虛擬工廠英國(guó)航空實(shí)驗(yàn)室的虛擬轎車客艙雷諾汽車公司的“cityFleet”1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在飛行仿真領(lǐng)域的應(yīng)用飛行員的操縱艙系統(tǒng)顯示外部圖像的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算和控制飛行運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用虛擬風(fēng)洞虛擬物理實(shí)驗(yàn)室虛擬電力控制室

虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用“虛擬現(xiàn)實(shí)”裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析神經(jīng)系統(tǒng)分子造型虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用建筑工程學(xué)考古學(xué)醫(yī)學(xué)教育導(dǎo)游培訓(xùn)生物教育歷史教育化學(xué)和物理教育社會(huì)科學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域軍事應(yīng)用步兵訓(xùn)練系統(tǒng)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域軍事應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)上虛擬商城虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)上虛擬商城機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件山城自駕游山城自駕游虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬工人進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部檢查管道的場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬工人進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部檢查管道的場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)就建立了這樣一個(gè)虛擬風(fēng)洞系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用三維工作站產(chǎn)生空氣流動(dòng)場(chǎng)的可視化圖象，用戶通過(guò)BOOM顯示器和數(shù)據(jù)手套與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)手套用作煙的生成器，以便用戶能觀察到局部氣流的流動(dòng)情況。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)就建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)Navstar公司是一家卡車制造商，它利用虛擬油漆車間來(lái)安排噴漆機(jī)械手的位置，使其發(fā)揮最高功效。這套UltraPaint軟件是Deneb公司提供的，它能對(duì)多個(gè)機(jī)械手和噴漆槍的運(yùn)動(dòng)軌跡和動(dòng)作以及噴漆工藝參數(shù)進(jìn)行仿真，如圖示。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)Navstar公司是一家卡車制造商虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容,動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。(2)實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)。三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟,而關(guān)鍵是怎樣“實(shí)時(shí)生成”,在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上,如何提高刷新頻率將是今后重要的研究?jī)?nèi)容。此外,VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要,有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。(3)新型交互設(shè)備的研制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對(duì)象進(jìn)行交互,猶如身臨其境,借助的輸入輸出設(shè)備主要有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等。因此,新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來(lái)研究的重要方向。(3)新型交互設(shè)備的研制。(4)智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模。虛擬現(xiàn)實(shí)建模是一個(gè)比較繁復(fù)的過(guò)程,需要大量的時(shí)間和精力。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來(lái),可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。我們對(duì)模型的屬性、方法和一般特點(diǎn)的描述通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)轉(zhuǎn)化成建模所需的數(shù)據(jù),然后利用計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、導(dǎo)航以及評(píng)價(jià),將模型用對(duì)象表示出來(lái),并且將各種基本模型靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地連接起來(lái),最終形成系統(tǒng)模型。人工智能一直是業(yè)界的難題,人工智能在各個(gè)領(lǐng)域十分有用,在虛擬世界也大有用武之地,良好的人工智能系統(tǒng)對(duì)減少乏味的人工勞動(dòng)具有非常積極的作用。(4)智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模。(5)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是今后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著眾多DVE開發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn),DVE本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè),包括醫(yī)療、工程、訓(xùn)練與教學(xué)以及協(xié)同設(shè)計(jì)。仿真訓(xùn)練和教學(xué)訓(xùn)練是DVE的又一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域,包括虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、輔助教學(xué)等。另外,研究人員還用DVE系統(tǒng)來(lái)支持協(xié)同設(shè)計(jì)工作。近年來(lái),隨著Internet應(yīng)用的普及,一些面向Internet的DVE應(yīng)用使得位于世界各地多個(gè)用戶可以進(jìn)行協(xié)同工作。將分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái),采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù),形成一個(gè)在時(shí)間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境,參與者可自由地進(jìn)行交互作用。特別是在航空航天中應(yīng)用價(jià)值極為明顯,因?yàn)閲?guó)際空間站的參與國(guó)分布在世界不同區(qū)域,分布式VR訓(xùn)練環(huán)境不需要在各國(guó)重建仿真系統(tǒng),這樣不僅減少了研制費(fèi)和設(shè)備費(fèi)用,減少了人員出差的費(fèi)用以及異地生活的不適。(5)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。2.虛擬樣機(jī)技術(shù)2.1虛擬樣機(jī)與物理原型及其不足2.2虛擬樣機(jī)定義2.3VP工具分類2.4原型機(jī)所起的作用與Vp方法2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析2.6ADAMS例子2.虛擬樣機(jī)技術(shù)2.1虛擬樣機(jī)與物理原型及其不足2.1虛擬樣機(jī)（VirtualPrototype)

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，以產(chǎn)品的數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)模型的各種動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析、測(cè)試和評(píng)估，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到以虛擬產(chǎn)品模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)的目的涉及技術(shù)：產(chǎn)品三維建模技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)、有限元分析技術(shù)、機(jī)電液控制技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析理論等。2.1虛擬樣機(jī)（VirtualPrototype)

機(jī)械物理原型及其不足傳統(tǒng)原型-材料去除法手工手工+機(jī)加工完全自動(dòng)化加工快速原型-材料添加法混合原型-包括材料去除和添加物理原型的不足物理原型及其不足傳統(tǒng)原型-材料去除法2.2虛擬樣機(jī)定義

Michigan州立大學(xué)的Gowda提出：“VP是一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)和其他信息技術(shù)建立的數(shù)字原型。Pennsylvania大學(xué)的Song提出：”VP是指通過(guò)軟件，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、定量性能分析等不同階段對(duì)產(chǎn)品與用戶之間交互的仿真，其中特別強(qiáng)調(diào)人和產(chǎn)品間的交互作用以及虛擬原型在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分析中的作用。BMW公司的Antonino等認(rèn)為VP采用軟件原型取代物理原型，并對(duì)原型的各種幾何特性和功能特性進(jìn)行仿真。虛擬樣機(jī)技術(shù)上一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其在產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段，如設(shè)計(jì)、加工、銷售以及報(bào)廢等均可在功能、性能和行為上模擬真實(shí)產(chǎn)品。2.2虛擬樣機(jī)定義

Michigan州立大學(xué)的Gowda提出2.3VP工具分類機(jī)械設(shè)計(jì)，如二維/三維繪圖，以及實(shí)體建模形狀設(shè)計(jì)和樣式的革新，以及根據(jù)自由曲線進(jìn)行復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)分析和仿真求解，包括壓力分析，根據(jù)質(zhì)量分布和載荷分布進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真2.3VP工具分類2.4原型機(jī)所起的作用與方法結(jié)構(gòu)原型（主要用于評(píng)估外觀、形式和匹配關(guān)系）功能原型結(jié)構(gòu)和功能原型，以預(yù)測(cè)試制的產(chǎn)品或最終的產(chǎn)品可能發(fā)生的問(wèn)題2.4原型機(jī)所起的作用與方法Vp方法根據(jù)建模方法和目的，VP方法可以分為5個(gè)大類可視化機(jī)械結(jié)構(gòu)組合的匹配性和干涉性功能和性能的測(cè)試和驗(yàn)證加工以及組裝操作的評(píng)估人自身因素的分析Vp方法根據(jù)建模方法和目的，VP方法可以分為5個(gè)大類可視化模型

用于檢查產(chǎn)品的形式以及外觀信息交流（不同用戶，如市場(chǎng)銷售、用戶、管理者、產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)、工程師、維修人員等）提供真實(shí)感的產(chǎn)品外觀，還可提供對(duì)任何尺寸的復(fù)雜組裝體動(dòng)態(tài)導(dǎo)航的能力（變速行走或飛行），是其能對(duì)模型進(jìn)行更加有效的觀察?？梢暬Ｐ?/p>

用于檢查產(chǎn)品的形式以及外觀匹配性和干涉性

原因：由于不可能加工零部件完全達(dá)到精確的尺寸，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮尺寸的公差，以適應(yīng)加工過(guò)程中固有的不確定因素。匹配性和干涉性檢查可以減少不合理的匹配帶來(lái)的打磨或再加工的費(fèi)用VP可以能以很高的精度和速度進(jìn)行匹配性和干涉性的自動(dòng)檢查，并列出所有的干涉情況。可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查匹配性和干涉性

原因：由于不可能加工零部件完全達(dá)到精確的尺寸功能和性能驗(yàn)證實(shí)物測(cè)試與虛擬測(cè)試混合的方法結(jié)構(gòu)和物理現(xiàn)象分析有限元分析-通過(guò)分析材料與結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的行為（結(jié)構(gòu)完整性分析、聲學(xué)分析、電磁分析等）計(jì)算流體力學(xué)-模擬流體的流動(dòng)和熱傳遞。運(yùn)動(dòng)分析-二維、三維機(jī)構(gòu)組合的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能-在不考慮質(zhì)量和力特性的情況下，決定速度、加速度、位置、分布以及旋轉(zhuǎn)等。動(dòng)力學(xué)-需要額外考慮組合件中組成單元之間質(zhì)量和力。功能和性能驗(yàn)證實(shí)物測(cè)試與虛擬測(cè)試混合的方法可制造性的評(píng)估可加工性過(guò)程規(guī)劃驗(yàn)證加工過(guò)程仿真組裝分析組裝規(guī)劃生成組裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)加工的管理-經(jīng)濟(jì)型和邏輯性以及產(chǎn)品控制需求人為因素分析采用全尺寸產(chǎn)品樣機(jī)和真人大小模型進(jìn)行產(chǎn)品安全性、人機(jī)工程、可視性和操控性評(píng)估?？芍圃煨缘脑u(píng)估2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析是其研究的重要內(nèi)容。機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析：外力作用下各構(gòu)件的受力和強(qiáng)度問(wèn)題。機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的絕對(duì)或相對(duì)位置與時(shí)間存在給定的關(guān)系，通過(guò)求解位置、速度和加速度的非線性方程組求得其余構(gòu)件的位置、速度和加速度與時(shí)間的關(guān)系。機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析：分析外力作用下的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。一般可以確定與時(shí)間無(wú)關(guān)的力作用下的平衡位置。2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析虛擬樣機(jī)軟件包含的功能

運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本理論及算法產(chǎn)品造型與顯示技術(shù)有限元分析技術(shù)軟件編程及接口技術(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析技術(shù)優(yōu)化分析技術(shù)虛擬樣機(jī)軟件包含的功能

運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本理論及算法虛擬樣機(jī)軟件ADAMS

ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalsystem）由美國(guó)MechanicalDynamicsInc.開發(fā)核心模塊：用戶界面（view)，求解器（solver）和后處理（PostProcessor）功能擴(kuò)展模塊：試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，振動(dòng)分析，耐用性分析，液壓系統(tǒng)，高速動(dòng)畫，系統(tǒng)模態(tài)分析，數(shù)字化裝配回放專業(yè)模塊：轎車模塊，概念化懸架模塊，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊，駕駛員模塊，經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型，柔性體生成器模塊，輪胎模塊，配氣機(jī)構(gòu)模塊，鐵道模塊工具箱：虛擬試驗(yàn)工具箱，鋼板彈簧工具箱，軟件開發(fā)工具包，履帶/輪胎式車輛工具箱，模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)與疲勞工具包，齒輪傳動(dòng)工具箱，飛機(jī)起落架工具箱接口模塊：Pro/e接口，圖形接口模塊，CATIA專業(yè)接口模塊，控制模塊，柔性分析模塊虛擬樣機(jī)軟件ADAMS

ADAMS(AutomaticD用戶界面ADAMS/view

交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫顯示、X-Y曲線圖處理、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)打印等。分層建模，具有零件幾何圖形庫(kù)、約束庫(kù)和力/力矩庫(kù)，支持布爾運(yùn)算，parosolid作為實(shí)體建模的核心。具有自定義的高級(jí)編程語(yǔ)言，支持命令行輸入命令和C++語(yǔ)言。重點(diǎn)學(xué)習(xí)部分用戶界面ADAMS/view

交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)ADAMS/Solver可以自動(dòng)生成機(jī)械系統(tǒng)結(jié)算模型及方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。存在各種建模和求解選項(xiàng)，以便精確有效地解決各種工程應(yīng)用問(wèn)題?？奢敵鲇脩糇远x的數(shù)據(jù)可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)激勵(lì)、高副接觸、用戶定義的子程序等添加不同的約束可求解運(yùn)動(dòng)服之間的作用力和反作用力ADAMS/Solver可以自動(dòng)生成機(jī)械系統(tǒng)結(jié)算模型及方程，ADAMS/Postprocessor輸出各種動(dòng)畫、數(shù)據(jù)、曲線可進(jìn)行曲線編輯及數(shù)字信號(hào)處理完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：均值，極值、斜率具有豐富的數(shù)據(jù)處理能力：曲線的代數(shù)運(yùn)算、反向、偏置、縮放、編輯、濾波等ADAMS/PostprocessorADAMS/Insight

基于網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，將仿真試驗(yàn)結(jié)果放在網(wǎng)上用戶通過(guò)仿真試驗(yàn)及專業(yè)的試驗(yàn)結(jié)果分析工具，精確地預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中各種工作條件下的性能。提供全參數(shù)、部分參數(shù)法、對(duì)角線法等試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。最佳的試驗(yàn)方案取決于以下因素：試驗(yàn)參數(shù)的數(shù)量、參數(shù)的特性、預(yù)期的產(chǎn)品性能和工作過(guò)程、試驗(yàn)的總體目標(biāo)等。ADAMS/Insight

基于網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，將仿真試驗(yàn)結(jié)果放ADAMS/Vibration

在模型的不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行受迫響應(yīng)的頻域分析將ADAMS的線性模型轉(zhuǎn)入Vibration模塊中，為振動(dòng)分析開辟輸入/輸出通道定義頻域輸入函數(shù)產(chǎn)生用戶定義的力頻譜求解頻帶范圍評(píng)價(jià)頻響函數(shù)的幅值大小及相位特征動(dòng)畫演示受迫響應(yīng)及各模態(tài)響應(yīng)ADAMS/Vibration

在模型的不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行受迫ADAMS/Durablility

解決“產(chǎn)品何時(shí)報(bào)廢或零部件何時(shí)失效”問(wèn)題支持耐久性的相關(guān)國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，支持兩種時(shí)間歷程文件格式nSoft和MTS的RPC3?？芍苯幼x入其文件數(shù)據(jù)，也可寫入nSoft耐用性分析軟件可以進(jìn)行應(yīng)力壽命、局部應(yīng)變壽命、裂隙擴(kuò)展?fàn)顩r、多軸向疲勞及熱疲勞特征、振動(dòng)響應(yīng)、各種焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等分析。ADAMS/Durablility

解決“產(chǎn)品何時(shí)報(bào)廢或零部ADAMS/Hydraulics

仿真包括液壓回路在內(nèi)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能可精確地對(duì)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，如工程機(jī)械、汽車制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、飛機(jī)起落架?？梢越⒁簤合到y(tǒng)回路的框圖，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)元件將其連接到機(jī)械系統(tǒng)模型中，最后選取適當(dāng)?shù)那蠼馄鞣治鱿到y(tǒng)的性能。利用該模塊，可以建立機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)之間相互作用的模型，設(shè)置系統(tǒng)的運(yùn)行特性，進(jìn)行各種靜態(tài)、模態(tài)、動(dòng)態(tài)分析。ADAMS/Hydraulics

仿真包括液壓回路在內(nèi)的復(fù)雜ADAMS/Animation

可選模塊，能使用戶借助于增強(qiáng)透視、半透明、彩色編輯及背景透視等方法，對(duì)生成的動(dòng)畫進(jìn)行精加工。用戶可選擇不同的光源，交互移動(dòng)、對(duì)準(zhǔn)和改變光源強(qiáng)度，還可將攝像機(jī)置于不同的位置、角度同時(shí)觀察仿真過(guò)程，從而得到更完善的運(yùn)動(dòng)圖像。提供干涉檢測(cè)工具，可以動(dòng)態(tài)顯示仿真過(guò)程中運(yùn)動(dòng)部件之間的接觸干涉，幫助用戶觀察整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的干涉狀況，也可以動(dòng)態(tài)測(cè)試兩個(gè)選定的運(yùn)動(dòng)部件在仿真過(guò)程中距離的變化。ADAMS/Animation

可選模塊，能使用戶借助于增強(qiáng)ADAMS/DMUReplay針對(duì)CATIA推出的模塊?？蓪DA,MS的分析結(jié)果導(dǎo)入到CATIA中，調(diào)整ADAMS部件名稱使之與CATIA幾何體相一致，以便于顯示用裝配的CATIA幾何體動(dòng)畫顯示仿真結(jié)果在運(yùn)動(dòng)情況下，產(chǎn)生幾何體部件的包絡(luò)線，執(zhí)行動(dòng)態(tài)干涉檢查ADAMS/DMUReplayADAMS/CarMDI與Audi、BMW、Renault和Volvo等公司合作開發(fā)的整車設(shè)計(jì)軟件包?？梢钥焖贅?gòu)造高精度的整車虛擬樣機(jī)（車身、懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)等）并進(jìn)行仿真，通過(guò)高速動(dòng)畫直觀地顯示在各種試驗(yàn)工況下（如天氣、道路狀況、駕駛員經(jīng)驗(yàn)等）整車動(dòng)力學(xué)相應(yīng)，并輸出標(biāo)志操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù)，從而減少對(duì)物理樣機(jī)的依賴。模塊包括：整車動(dòng)力學(xué)軟件包、懸架設(shè)計(jì)軟件包以及概念化懸架設(shè)計(jì)模塊。仿真工況包括：方向盤階躍、斜坡和脈沖輸入、蛇形穿越試驗(yàn)、漂移使用、加速、制動(dòng)、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向等。ADAMS/CarSuspensionDesign包括以特征參數(shù)（前束、定位參數(shù)、速度）表示的概念式懸架模型，定義在任意載荷和輪胎條件下的輪心位置和方向，從而快速建立包括橡膠襯套等在內(nèi)的柔體懸架模型。全參數(shù)的面板建模方式，借助懸架面板，設(shè)計(jì)師可以完成原始的懸架設(shè)計(jì)方案，再通過(guò)調(diào)整懸架參數(shù)（如連接點(diǎn)位置、襯套參數(shù)等）就可以快速確定懸架方案?？梢赃M(jìn)行的懸架實(shí)驗(yàn)包括：?jiǎn)屋喖ふ裨囼?yàn)、雙輪同向激振試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向試驗(yàn)和靜載試驗(yàn)等。SuspensionDesignCSM:概念化懸架模塊

通過(guò)預(yù)先定義懸架運(yùn)動(dòng)時(shí)或受外力作用時(shí)車橋的軌跡，可以實(shí)現(xiàn)懸架的運(yùn)動(dòng)分析。利用CSM，不需要建立詳細(xì)的多體懸架模型，就可以研究系統(tǒng)級(jí)的車輛動(dòng)力學(xué)性能不需要建立詳細(xì)的多體懸架模型，就可以研究系統(tǒng)級(jí)的車輛動(dòng)力學(xué)性能。CSM:概念化懸架模塊

通過(guò)預(yù)先定義懸架運(yùn)動(dòng)時(shí)或受外力作用時(shí)接口模塊

與Pro/e的接口模塊MECHANISM/Pro。圖形接口模塊ADAMS/Exchange，利用IGES,STEP,STL,DWG/DXF等產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式實(shí)現(xiàn)ADAMS與其他數(shù)字化軟件之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸。與CATIA的接口模塊CAT/ADAMS，將虛擬樣機(jī)技術(shù)有機(jī)地融入到CATIA中。接口模塊

與Pro/e的接口模塊MECHANISM/Pro。ADAMS是世界上應(yīng)用最廣泛且最具有權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。工程師、設(shè)計(jì)人員利用ADAMS軟件能夠建立和測(cè)試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上仿真分析復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。利用ADAMS軟件，用戶可以快速、方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型。該模型既可以是在ADAMS軟件中直接建造的幾何模型，也可以是從其他CAD軟件中傳過(guò)來(lái)的造型逼真的幾何模型。然后，在幾何模型上施加力功矩和運(yùn)動(dòng)激勵(lì)。最后執(zhí)行一組與實(shí)際狀況十分接近的運(yùn)動(dòng)仿真測(cè)試，所得的測(cè)試結(jié)果就是機(jī)械系統(tǒng)工作過(guò)程的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。ADAMS是世界上應(yīng)用最廣泛且最具有權(quán)威性的機(jī)械系

過(guò)去需要數(shù)星期、數(shù)月才能完成的建造和測(cè)試物理樣機(jī)的工作，現(xiàn)在利用ADAMS軟件僅需幾個(gè)小時(shí)就可以完成，并能遠(yuǎn)在物理樣機(jī)建造前，就可以知道各種設(shè)計(jì)方案的樣機(jī)是如何工作的。過(guò)去需要數(shù)星期、數(shù)月才能完成的建造和測(cè)試2.6ADAMS例子坦克2.6ADAMS例子坦克曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)拋物拋物挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)挖掘機(jī)機(jī)構(gòu)抽油機(jī)機(jī)構(gòu)抽油機(jī)機(jī)構(gòu)3.課程學(xué)習(xí)與考試3.課程學(xué)習(xí)與考試3.1教材與參考書教材：

《ADAMS2005機(jī)械設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用實(shí)例》鄭凱胡仁喜陳鹿民等編著機(jī)械工業(yè)出版社2006.1第一版參考書：

1、《虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐》，王國(guó)強(qiáng)，張進(jìn)平等著，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002.3第一版

2、《ADAMS實(shí)例教程》，李軍，邢俊文等著，北京理工大學(xué)出版社，2002.7第一版

3、《MSC.ADAMSFSP基礎(chǔ)培訓(xùn)教程》，MSC.Software著，李軍，陶永忠譯，清華大學(xué)出版社，2004.11第一版

4、《MSC.ADAMS/View高級(jí)培訓(xùn)教程》，MSC.Software著，刑俊文，陶永忠譯，清華大學(xué)出版社，2004.7第一版

5、《ADAMS——虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高》，鄭建榮著，機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1第一版

6、《機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及ADAMS應(yīng)用教程》，陳立平、張?jiān)魄宓戎迦A大學(xué)出版社，2005.1第一版3.1教材與參考書教材：3.2幫助信息3.2幫助信息3.3課程的要求及安排

1．要求（1）

了解機(jī)電產(chǎn)品虛擬仿真設(shè)計(jì)的有關(guān)概念，支撐技術(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)程。（2）

掌握一種機(jī)電產(chǎn)品虛擬仿真設(shè)計(jì)的軟件并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的仿真分析。2．安排（1）

4學(xué)時(shí)理論教學(xué)（2）

30學(xué)時(shí)軟件教學(xué)及實(shí)戰(zhàn)練習(xí)（工程設(shè)計(jì)中心）3.3課程的要求及安排

1．要求3.4成績(jī)?cè)u(píng)定方法期末考試：70%；筆試部分30%，機(jī)試部分40%平時(shí)成績(jī)（考勤、作業(yè)）：30%3.4成績(jī)?cè)u(píng)定方法期末考試：70%；筆試部分30%，機(jī)試部演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

機(jī)電產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與仿真

姚進(jìn)教授機(jī)電產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)與仿真姚進(jìn)本次課的內(nèi)容

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

2虛擬樣機(jī)技術(shù)

3課程教學(xué)與考試

本次課的內(nèi)容

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

21.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1.2虛擬現(xiàn)實(shí)體系結(jié)構(gòu)1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程1.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望1虛擬技術(shù)（(VirtualReality)

）1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述1虛擬技術(shù)（(VirtualRe定義和特征虛擬設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系及支撐技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述定義和特征1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述定義和特征概念“虛擬現(xiàn)實(shí)”（virtualreality，簡(jiǎn)稱vr）是用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)生成一個(gè)逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。。定義和特征概念機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件桌面虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)類別：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)類別：

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)

桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真

高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。沉浸的虛擬現(xiàn)實(shí)

高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模

如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境界，這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

1分布式虛擬現(xiàn)實(shí)

如果多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參1.2

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)軟件技術(shù)

虛擬環(huán)境中采用的軟件有四類：1)語(yǔ)言類：如C++、VBML等；2)建模軟件類：如AuoCAD、SolidWorks、Pro／E、CATIA等。3)應(yīng)用軟件類：指用戶自己的各種需求，選擇或者開發(fā)的自用軟件。4)通用的商用工具軟件包：如：WTK，VRML等。

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬設(shè)計(jì)軟件技術(shù)

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬現(xiàn)實(shí)硬件基礎(chǔ)（1）概論虛擬現(xiàn)實(shí)常用的主要硬件設(shè)備包括：高性能計(jì)算機(jī)；廣角（寬視野）的立體顯示設(shè)備；觀察者（頭、眼）的跟蹤設(shè)備；人體姿勢(shì)的跟蹤設(shè)備；立體聲；觸覺、力學(xué)反饋；語(yǔ)音輸入輸出等硬件設(shè)備。（2）3D位置跟蹤器在3D空間中移動(dòng)對(duì)象共有三個(gè)平移參數(shù)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)。這些參數(shù)可組成一個(gè)6維的數(shù)據(jù)集。在早期，人們主要采用機(jī)械方式測(cè)量上述參數(shù)；當(dāng)今，非接觸3D跟蹤技術(shù)已經(jīng)取代了機(jī)械測(cè)量。3D非接觸跟蹤技術(shù)包括磁場(chǎng)、超聲波、雷達(dá)和攝象機(jī)等。（3）傳感手套 數(shù)據(jù)手套可以幫助計(jì)算機(jī)測(cè)試人手的位置與指向，從而可以實(shí)時(shí)的生成手與物體接近和遠(yuǎn)離的圖像。但迄今為止，商品化的數(shù)據(jù)手套都不提供觸覺反饋?zhàn)饔谩Ｌ摂M設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬現(xiàn)實(shí)硬件基礎(chǔ)（1）概論常見的數(shù)據(jù)手套

常見的數(shù)據(jù)手套

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（4）三維鼠標(biāo)

普通的鼠標(biāo)只能感受在平面的運(yùn)動(dòng)，而立體鼠標(biāo)能夠感受用戶在六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（4）三維鼠標(biāo)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（5）數(shù)據(jù)衣 數(shù)據(jù)衣采用與數(shù)據(jù)手套相同的光纖彎曲傳感技術(shù)，將大量的光纖安裝在一個(gè)緊身衣服上，它能測(cè)量肢體的位置，然后用計(jì)算機(jī)重建出圖像。目前，數(shù)據(jù)衣還不是真正的商品，還在進(jìn)一步研究之中。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（5）數(shù)據(jù)衣虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（6）觸覺和力反饋的裝置為了產(chǎn)生虛擬的觸摸感覺，研究人員開發(fā)了觸覺和力反饋裝置。雖然它們的樣式和大小各不相同，但它們大致上做相同的事情：推我們的手臂，并把機(jī)械或動(dòng)力信號(hào)記錄下來(lái)。力反饋的裝置相對(duì)于觸覺要容易，國(guó)際上已有一些機(jī)械的力反饋裝置。（7）立體顯示設(shè)備頭盔式顯示器HMD；特殊的頭部顯示器BOOM（雙目全方位監(jiān)視器）；立體眼鏡（用戶戴在眼睛上能從顯示器上看到立體的圖像）；立體投影顯示；3D顯示器。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（6）觸覺和力反饋的裝置頭盔式顯示器HMD

頭盔式顯示器HMD

虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（8）3D聲音生成器 “3D聲音”不是立體聲的概念，它是指由計(jì)算機(jī)生成的、能由人工設(shè)定聲源在空間中三維位置的一種聲音。3D聲音生成器是利用人類定位聲音的特點(diǎn)生成出3D聲音的一套軟硬件系統(tǒng)。 人類進(jìn)行聲音的定位依據(jù)兩個(gè)要素：兩耳時(shí)間差和兩耳強(qiáng)度差虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)體系

（8）3D聲音生成器其他硬件雙筒全方位顯示器(BinocularOmni-OrientationMonitor—BOOM）立體投影顯示立體眼鏡等等其他硬件1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀發(fā)展歷程

1965年Sutherland提出1966年開始HDM的研究1968年研制出第一臺(tái)HMD1975年MyronKrueger提出AR的思想1985年研制出數(shù)據(jù)手套1986年VIEW系統(tǒng)研制成功1990年Siggraph會(huì)議確定VR技術(shù)的發(fā)展方向20世紀(jì)90年代以來(lái)VR應(yīng)用到眾多領(lǐng)域1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀發(fā)展歷程1965年1966國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀美國(guó)宇航局(NASA)美國(guó)宇航局(NASA)的Ames實(shí)驗(yàn)室完善了HMD，并將VPL的數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。

NASA完成的一項(xiàng)著名的工作是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真?，F(xiàn)在NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng)、空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。ASA的Ames現(xiàn)在正在致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索(VPE)”的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，這一項(xiàng)目能使“虛擬探索者(VirtualExplorer)”利用虛擬環(huán)境來(lái)考察遙遠(yuǎn)的行星，他們的第一個(gè)目標(biāo)是火星。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

北卡羅來(lái)納大學(xué)(UNC)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的大學(xué)。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等。在顯示技術(shù)上UNC開發(fā)了一個(gè)幫助用戶在復(fù)雜視景中建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的并行處理系統(tǒng)．叫做像素飛機(jī)(PixelPlanes)。麻省理工學(xué)院(MIT)是一個(gè)一直走在最新技術(shù)前沿的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)。1985年M1T成立了媒體實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。此外，M1T還在進(jìn)行“路徑規(guī)劃”與“運(yùn)動(dòng)計(jì)劃”等研究。

SRI研究中心建立了“視覺感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1991年后，SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過(guò)仿真來(lái)減少飛行事故。此外，SRI還利用遙控技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)仿真的研究。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀北卡羅來(lái)納大學(xué)(UNC)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行VR研究最早最著名的華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(HITLab)在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時(shí)也在進(jìn)行感知、知覺、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制能力的研究。HIT將VR研究引人了教育、設(shè)計(jì)、娛樂和制造領(lǐng)域。例如，波音公司的V22運(yùn)輸機(jī)就是先在實(shí)驗(yàn)室中造出虛擬機(jī)后再投人生產(chǎn)的。歐共體(CEC)認(rèn)為VR是一門新興技術(shù)，已經(jīng)組織了幾次評(píng)價(jià)VR的專題活動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(HITLab虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀Windustries位于Leicester，是國(guó)際VR界的著名開發(fā)機(jī)構(gòu)，正在開發(fā)一系列VR產(chǎn)品，主要是娛樂業(yè)方面的。正在計(jì)劃推出新型輕量顯示頭盔和功能強(qiáng)大的圖形引擎(GraphicsEngine)。BritishAerospace(BAE)的許多部門參與了VR，其中最有成效是在RoyKalawsky教授領(lǐng)導(dǎo)下，利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)高級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)座艙，BAE開發(fā)的大項(xiàng)目VECTA(VirtualEnvironmentConfigurableTrainingAid)是一個(gè)高級(jí)測(cè)試平臺(tái)，用于研究VR技術(shù)以及考察用VR代替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬器方法的潛力。VECTA的子項(xiàng)目RAVE(RealAndVirtualEnvironment)就是專門為在座艙內(nèi)訓(xùn)練飛行員而研制的，已在1992年的Famborough航空展示會(huì)上進(jìn)行了首次演示。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀Windustries位于Leice虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀DimensionInternational是桌面VR的先驅(qū)，盡管桌面VR是非沉浸式的，但是與那些可視效果和動(dòng)態(tài)質(zhì)量差的沉浸式(Immersive)系統(tǒng)相比，許多學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的用戶更喜歡該公司基于PC486系統(tǒng)提供的優(yōu)質(zhì)圖像和實(shí)時(shí)交互特性，該公司已生產(chǎn)了一系列商用VR軟件包，都命名為Superseape。Dimension還與電視公司合作開發(fā)Cyberzone(宣稱是世界上第一個(gè)VR電視游戲節(jié)目)。英國(guó)的高級(jí)機(jī)器人研究有限公司(ARRL)關(guān)于遠(yuǎn)程呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)研究主要包括VR技術(shù)重構(gòu)問(wèn)題。ARRL與Overview公司合作開發(fā)了一系列頭控立體攝像系統(tǒng)，同時(shí)ARRL還與Airmuscle公司合作首先在手套和3D／6D鼠標(biāo)上使用了觸覺反饋。ARBL在VR方面的工作仍在繼續(xù)，除了高級(jí)機(jī)器人和遙現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域外．還包括發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、CAD軟件包轉(zhuǎn)換、煙霧和爆炸的建模與可視化、VR多媒體集成系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)可視化以及納米技術(shù)(Nanotechnology)。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀DimensionInternat虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在德國(guó)有大約50個(gè)Fraunhofer研究所，Darmstadt的Fraunhofer計(jì)算機(jī)圖形研究所(IGD---FHG)就是其中之一。其中大多數(shù)研究所已著手VR項(xiàng)目研究，如斯圖加特的IPA--FHG的遙機(jī)器人測(cè)試平臺(tái)。IGD的研究開發(fā)工作集中在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域，如可視模擬、可視化、圖像處理和VR等，并對(duì)那些需要復(fù)雜底層結(jié)構(gòu)、技術(shù)支持和專業(yè)性的中長(zhǎng)期項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)承包管理方法。IGD---FHG在1992年建立了一個(gè)VR演示中心，用于評(píng)估VR對(duì)未來(lái)系統(tǒng)和界面的影響，該中心的任務(wù)是在測(cè)試平臺(tái)環(huán)境中給用戶和生產(chǎn)者提供通向先進(jìn)的可視化、模擬技術(shù)和VR技術(shù)的途徑。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在德國(guó)有大約50個(gè)Fraunhofe虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀：北京航天航空大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究的單位之一，他們首先進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究，并著重研究虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺接口方面開發(fā)了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇，可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境，提供用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并將要實(shí)現(xiàn)與有關(guān)單位的遠(yuǎn)程連接。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究現(xiàn)狀：虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬環(huán)境的建立、多細(xì)節(jié)層次模型、真實(shí)感三維重建、基于幾何和圖像的混合式圖形實(shí)時(shí)繪制算法等領(lǐng)域開展了深入的研究，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了廣泛的影響。哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級(jí)行為中特定人臉圖像的合成，表情的合成和唇動(dòng)的合成等技術(shù)問(wèn)題，并正在研究人說(shuō)話時(shí)頭勢(shì)和手勢(shì)動(dòng)作，語(yǔ)音和語(yǔ)調(diào)的同步等。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究，例如球面屏幕顯示和圖像隨動(dòng)、克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗(yàn)等方面都有不少獨(dú)特的方法。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們?cè)诮梃b人類視覺特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度。中國(guó)科技開發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖像對(duì)算法回顯及軟件接口。在硬件開發(fā)上已經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國(guó)最早開展計(jì)算機(jī)動(dòng)畫研究的單位之一，中國(guó)第一部完全用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)制作的科教片《相似》就出自該中心。

虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西安交通大學(xué)信息工程研究所對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀西北工業(yè)大學(xué)CAD／CAM研究中心、上海交通大學(xué)CIM研究所、上海交通大學(xué)圖像處理及模式識(shí)別研究所、國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所、華東船舶工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)系、華中科技大學(xué)CAD／CAM中心、華中科技大學(xué)仿真中心、武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所及汽車學(xué)院、廣東工業(yè)大學(xué)等單位都進(jìn)行了一些有成效的研究工作和成功嘗試。其中，上海交通大學(xué)CIM研究所承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“虛擬制造的理論與技術(shù)基礎(chǔ)”，在有關(guān)理論與方法、系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用、虛擬環(huán)境建設(shè)方面做了很好的工作。虛擬現(xiàn)實(shí)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。美國(guó)通用汽車公司的CAVE福特公司的虛擬工廠英國(guó)航空實(shí)驗(yàn)室的虛擬轎車客艙雷諾汽車公司的“cityFleet”1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在飛行仿真領(lǐng)域的應(yīng)用飛行員的操縱艙系統(tǒng)顯示外部圖像的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算和控制飛行運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用虛擬風(fēng)洞虛擬物理實(shí)驗(yàn)室虛擬電力控制室

虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域工程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用“虛擬現(xiàn)實(shí)”裝置虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析神經(jīng)系統(tǒng)分子造型虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用建筑工程學(xué)考古學(xué)醫(yī)學(xué)教育導(dǎo)游培訓(xùn)生物教育歷史教育化學(xué)和物理教育社會(huì)科學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域軍事應(yīng)用步兵訓(xùn)練系統(tǒng)作戰(zhàn)仿真系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)的主要應(yīng)用領(lǐng)域軍事應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)上虛擬商城虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)上虛擬商城機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)與仿真課件山城自駕游山城自駕游虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬工人進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部檢查管道的場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬工人進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部檢查管道的場(chǎng)景虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)就建立了這樣一個(gè)虛擬風(fēng)洞系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用三維工作站產(chǎn)生空氣流動(dòng)場(chǎng)的可視化圖象，用戶通過(guò)BOOM顯示器和數(shù)據(jù)手套與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)手套用作煙的生成器，以便用戶能觀察到局部氣流的流動(dòng)情況。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)就建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)Navstar公司是一家卡車制造商，它利用虛擬油漆車間來(lái)安排噴漆機(jī)械手的位置，使其發(fā)揮最高功效。這套UltraPaint軟件是Deneb公司提供的，它能對(duì)多個(gè)機(jī)械手和噴漆槍的運(yùn)動(dòng)軌跡和動(dòng)作以及噴漆工藝參數(shù)進(jìn)行仿真，如圖示。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例美國(guó)Navstar公司是一家卡車制造商虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容,動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù),并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。(2)實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)。三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟,而關(guān)鍵是怎樣“實(shí)時(shí)生成”,在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上,如何提高刷新頻率將是今后重要的研究?jī)?nèi)容。此外,VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要,有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。1.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望(1)動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)。(3)新型交互設(shè)備的研制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人能夠自由與虛擬世界對(duì)象進(jìn)行交互,猶如身臨其境,借助的輸入輸出設(shè)備主要有頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等。因此,新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來(lái)研究的重要方向。(3)新型交互設(shè)備的研制。(4)智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模。虛擬現(xiàn)實(shí)建模是一個(gè)比較繁復(fù)的過(guò)程,需要大量的時(shí)間和精力。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來(lái),可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。我們對(duì)模型的屬性、方法和一般特點(diǎn)的描述通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)轉(zhuǎn)化成建模所需的數(shù)據(jù),然后利用計(jì)算機(jī)的圖形處理技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、導(dǎo)航以及評(píng)價(jià),將模型用對(duì)象表示出來(lái),并且將各種基本模型靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地連接起來(lái),最終形成系統(tǒng)模型。人工智能一直是業(yè)界的難題,人工智能在各個(gè)領(lǐng)域十分有用,在虛擬世界也大有用武之地,良好的人工智能系統(tǒng)對(duì)減少乏味的人工勞動(dòng)具有非常積極的作用。(4)智能化語(yǔ)音虛擬現(xiàn)實(shí)建模。(5)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)是今后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著眾多DVE開發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn),DVE本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè),包括醫(yī)療、工程、訓(xùn)練與教學(xué)以及協(xié)同設(shè)計(jì)。仿真訓(xùn)練和教學(xué)訓(xùn)練是DVE的又一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域,包括虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、輔助教學(xué)等。另外,研究人員還用DVE系統(tǒng)來(lái)支持協(xié)同設(shè)計(jì)工作。近年來(lái),隨著Internet應(yīng)用的普及,一些面向Internet的DVE應(yīng)用使得位于世界各地多個(gè)用戶可以進(jìn)行協(xié)同工作。將分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái),采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù),形成一個(gè)在時(shí)間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境,參與者可自由地進(jìn)行交互作用。特別是在航空航天中應(yīng)用價(jià)值極為明顯,因?yàn)閲?guó)際空間站的參與國(guó)分布在世界不同區(qū)域,分布式VR訓(xùn)練環(huán)境不需要在各國(guó)重建仿真系統(tǒng),這樣不僅減少了研制費(fèi)和設(shè)備費(fèi)用,減少了人員出差的費(fèi)用以及異地生活的不適。(5)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展望。2.虛擬樣機(jī)技術(shù)2.1虛擬樣機(jī)與物理原型及其不足2.2虛擬樣機(jī)定義2.3VP工具分類2.4原型機(jī)所起的作用與Vp方法2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析2.6ADAMS例子2.虛擬樣機(jī)技術(shù)2.1虛擬樣機(jī)與物理原型及其不足2.1虛擬樣機(jī)（VirtualPrototype)

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，以產(chǎn)品的數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)中對(duì)模型的各種動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析、測(cè)試和評(píng)估，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到以虛擬產(chǎn)品模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)的目的涉及技術(shù)：產(chǎn)品三維建模技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)、有限元分析技術(shù)、機(jī)電液控制技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析理論等。2.1虛擬樣機(jī)（VirtualPrototype)

機(jī)械物理原型及其不足傳統(tǒng)原型-材料去除法手工手工+機(jī)加工完全自動(dòng)化加工快速原型-材料添加法混合原型-包括材料去除和添加物理原型的不足物理原型及其不足傳統(tǒng)原型-材料去除法2.2虛擬樣機(jī)定義

Michigan州立大學(xué)的Gowda提出：“VP是一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)和其他信息技術(shù)建立的數(shù)字原型。Pennsylvania大學(xué)的Song提出：”VP是指通過(guò)軟件，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、定量性能分析等不同階段對(duì)產(chǎn)品與用戶之間交互的仿真，其中特別強(qiáng)調(diào)人和產(chǎn)品間的交互作用以及虛擬原型在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分析中的作用。BMW公司的Antonino等認(rèn)為VP采用軟件原型取代物理原型，并對(duì)原型的各種幾何特性和功能特性進(jìn)行仿真。虛擬樣機(jī)技術(shù)上一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其在產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段，如設(shè)計(jì)、加工、銷售以及報(bào)廢等均可在功能、性能和行為上模擬真實(shí)產(chǎn)品。2.2虛擬樣機(jī)定義

Michigan州立大學(xué)的Gowda提出2.3VP工具分類機(jī)械設(shè)計(jì)，如二維/三維繪圖，以及實(shí)體建模形狀設(shè)計(jì)和樣式的革新，以及根據(jù)自由曲線進(jìn)行復(fù)雜形狀的設(shè)計(jì)分析和仿真求解，包括壓力分析，根據(jù)質(zhì)量分布和載荷分布進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真2.3VP工具分類2.4原型機(jī)所起的作用與方法結(jié)構(gòu)原型（主要用于評(píng)估外觀、形式和匹配關(guān)系）功能原型結(jié)構(gòu)和功能原型，以預(yù)測(cè)試制的產(chǎn)品或最終的產(chǎn)品可能發(fā)生的問(wèn)題2.4原型機(jī)所起的作用與方法Vp方法根據(jù)建模方法和目的，VP方法可以分為5個(gè)大類可視化機(jī)械結(jié)構(gòu)組合的匹配性和干涉性功能和性能的測(cè)試和驗(yàn)證加工以及組裝操作的評(píng)估人自身因素的分析Vp方法根據(jù)建模方法和目的，VP方法可以分為5個(gè)大類可視化模型

用于檢查產(chǎn)品的形式以及外觀信息交流（不同用戶，如市場(chǎng)銷售、用戶、管理者、產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)、工程師、維修人員等）提供真實(shí)感的產(chǎn)品外觀，還可提供對(duì)任何尺寸的復(fù)雜組裝體動(dòng)態(tài)導(dǎo)航的能力（變速行走或飛行），是其能對(duì)模型進(jìn)行更加有效的觀察?？梢暬Ｐ?/p>

用于檢查產(chǎn)品的形式以及外觀匹配性和干涉性

原因：由于不可能加工零部件完全達(dá)到精確的尺寸，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮尺寸的公差，以適應(yīng)加工過(guò)程中固有的不確定因素。匹配性和干涉性檢查可以減少不合理的匹配帶來(lái)的打磨或再加工的費(fèi)用VP可以能以很高的精度和速度進(jìn)行匹配性和干涉性的自動(dòng)檢查，并列出所有的干涉情況。可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查匹配性和干涉性

原因：由于不可能加工零部件完全達(dá)到精確的尺寸功能和性能驗(yàn)證實(shí)物測(cè)試與虛擬測(cè)試混合的方法結(jié)構(gòu)和物理現(xiàn)象分析有限元分析-通過(guò)分析材料與結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的行為（結(jié)構(gòu)完整性分析、聲學(xué)分析、電磁分析等）計(jì)算流體力學(xué)-模擬流體的流動(dòng)和熱傳遞。運(yùn)動(dòng)分析-二維、三維機(jī)構(gòu)組合的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)性能-在不考慮質(zhì)量和力特性的情況下，決定速度、加速度、位置、分布以及旋轉(zhuǎn)等。動(dòng)力學(xué)-需要額外考慮組合件中組成單元之間質(zhì)量和力。功能和性能驗(yàn)證實(shí)物測(cè)試與虛擬測(cè)試混合的方法可制造性的評(píng)估可加工性過(guò)程規(guī)劃驗(yàn)證加工過(guò)程仿真組裝分析組裝規(guī)劃生成組裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)加工的管理-經(jīng)濟(jì)型和邏輯性以及產(chǎn)品控制需求人為因素分析采用全尺寸產(chǎn)品樣機(jī)和真人大小模型進(jìn)行產(chǎn)品安全性、人機(jī)工程、可視性和操控性評(píng)估?？芍圃煨缘脑u(píng)估2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析是其研究的重要內(nèi)容。機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析：外力作用下各構(gòu)件的受力和強(qiáng)度問(wèn)題。機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的絕對(duì)或相對(duì)位置與時(shí)間存在給定的關(guān)系，通過(guò)求解位置、速度和加速度的非線性方程組求得其余構(gòu)件的位置、速度和加速度與時(shí)間的關(guān)系。機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析：分析外力作用下的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。一般可以確定與時(shí)間無(wú)關(guān)的力作用下的平衡位置。2.5虛擬樣機(jī)軟件的原理分析虛擬樣機(jī)軟件包含的功能

運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本理論及算法產(chǎn)品造型與顯示技術(shù)有限元分析技術(shù)軟件編程及接口技術(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析技術(shù)優(yōu)化分析技術(shù)虛擬樣機(jī)軟件包含的功能

運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基本理論及算法虛擬樣機(jī)軟件ADAMS

ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalsystem）由美國(guó)MechanicalDynamicsInc.開發(fā)核心模塊：用戶界面（view)，求解器（solver）和后處理（PostProcessor）功能擴(kuò)展模塊：試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析，振動(dòng)分析，耐用性分析，液壓系統(tǒng)，高速動(dòng)畫，系統(tǒng)模態(tài)分析，數(shù)字化裝配回放專業(yè)模塊：轎車模塊，概念化懸架模塊，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊，駕駛員模塊，經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型，柔性體生成器模塊，輪胎模塊，配氣機(jī)構(gòu)模塊，鐵道模塊工具箱：虛擬試驗(yàn)工具箱，鋼板彈簧工具箱，軟件開發(fā)工具包，履帶/輪胎式車輛工具箱，模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)與疲勞工具包，齒輪傳動(dòng)工具箱，飛機(jī)起落架工具箱接口模塊：Pro/e接口，圖形接口模塊，CATIA專業(yè)接口模塊，控制模塊，柔性分析模塊虛擬樣機(jī)軟件ADAMS

ADAMS(AutomaticD用戶界面ADAMS/view

交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)畫顯示、X-Y曲線圖處理、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)打印等。分層建模，具有零件幾何圖形庫(kù)、約束庫(kù)和力/力矩庫(kù)，支持布爾運(yùn)算，parosolid作為實(shí)體建模的核心。具有自定義的高級(jí)編程語(yǔ)言，支持命令行輸入命令和C++語(yǔ)言。重點(diǎn)學(xué)習(xí)部分用戶界面ADAMS/view

交互式圖形建模、仿真計(jì)算、動(dòng)ADAMS/Solver可以自動(dòng)生成機(jī)械系統(tǒng)結(jié)算模型及方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。存在各種建模和求解選項(xiàng)，以便精確有效地解決各種工程應(yīng)用問(wèn)題?？奢敵鲇脩糇远x的數(shù)據(jù)可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)激勵(lì)、高副接觸、用戶定義的子程序等添加不同的約束可求解運(yùn)動(dòng)服之間的作用力和反作用力ADAMS/Solver可以自動(dòng)生成機(jī)械系統(tǒng)結(jié)算模型及方程，ADAMS/Postprocessor輸出各種動(dòng)畫、數(shù)據(jù)、曲線可進(jìn)行曲線編輯及數(shù)字信號(hào)處理完備的曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：均值，極值、斜率具有豐富的數(shù)據(jù)處理能力：曲線的代數(shù)運(yùn)算、反向、偏置、縮放、編輯、濾波等ADAMS/PostprocessorADAMS/Insight

基于網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，將仿真試驗(yàn)結(jié)果放在網(wǎng)上用戶通過(guò)仿真試驗(yàn)及專業(yè)的試驗(yàn)結(jié)果分析工具，精確地預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中各種工作條件下的性能。提供全參數(shù)、部分參數(shù)法、對(duì)角線法等試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。最佳的試驗(yàn)方案取決于以下因素：試驗(yàn)參數(shù)的數(shù)量、參數(shù)的特性、預(yù)期的產(chǎn)品性能和工作過(guò)程、試驗(yàn)的總體目標(biāo)等。ADAMS/Insight

基于網(wǎng)頁(yè)技術(shù)，將仿真試驗(yàn)結(jié)果放ADAMS/Vibration

在模型的不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行受迫響應(yīng)的頻域分析將ADAMS的線性模型轉(zhuǎn)入Vibration模塊中，為振動(dòng)分析開辟輸入/輸出通道定義頻域輸入函數(shù)產(chǎn)生用戶定義的力頻譜求解頻帶范圍評(píng)價(jià)頻響函數(shù)的幅值大小及相位特征動(dòng)畫演示受迫響應(yīng)及各模態(tài)響應(yīng)ADAMS/Vibration

在模型的不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行受迫ADAMS/Durablility

解決“產(chǎn)品何時(shí)報(bào)廢或零部件何時(shí)失效”問(wèn)題支持耐久性的相關(guān)國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，支持兩種時(shí)間歷程文件格式nSoft和MTS的RP