何偉 錢龍宇

【摘要】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是技術(shù)水平發(fā)展到一定程度下的產(chǎn)物，作為一種高新技術(shù)，在一定程度上順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，符合了現(xiàn)代人們的多樣化需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，不僅對(duì)人機(jī)界面的發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用，還對(duì)某些大工程的數(shù)據(jù)可視化的發(fā)展有推動(dòng)作用。借助于計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)控加工技術(shù)，還可以構(gòu)建逼真的工作環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 創(chuàng)新

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)總體概括敘述

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)質(zhì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是面向當(dāng)今社會(huì)的一門先進(jìn)技術(shù)，在上世紀(jì)80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還不能脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)進(jìn)行應(yīng)用，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用，所以在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代，人們對(duì)于什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也沒有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，在一定程度上來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和沒有出現(xiàn)，是一樣的。筆者認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要通過信息收集、仿真模擬等對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)活動(dòng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)和各種。參與者及制造過程進(jìn)行全面的復(fù)制粘貼，從而構(gòu)造出一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)世界。使用者同時(shí)可以進(jìn)入到虛擬空間，還可以成為其中虛擬空間的一部分。，進(jìn)行實(shí)時(shí)交流互動(dòng)，感知和控制虛擬世界中的各種對(duì)象。簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)是一種重新構(gòu)造人與世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是一種人同機(jī)器進(jìn)行交流互動(dòng)的工具。在某種程度上使人產(chǎn)生和現(xiàn)實(shí)不相上下的感受。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性與關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，虛擬技術(shù)主要以沉浸性、交互性、多感知性、構(gòu)象性、實(shí)時(shí)性這五個(gè)特點(diǎn)為主。

沉浸性指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建出來的虛擬環(huán)境太過逼真，以至于會(huì)使人身臨其境，沉溺其中。交互性是指進(jìn)入到虛擬空間的人，可以同虛擬空間中的一切入和物，進(jìn)行交流互動(dòng)，甚至在某些特定情況下，還有可能得到虛擬空間中的反饋。多感知性指的是進(jìn)入到虛擬空間中的人可以多種感官同時(shí)進(jìn)行運(yùn)用。構(gòu)象性和以上幾個(gè)性能相關(guān)，正是因?yàn)?，進(jìn)入到虛擬空間的人會(huì)沉溺其中，再加上可以和其中的人進(jìn)行交流互動(dòng)，多種感官同時(shí)運(yùn)用，才會(huì)感受到虛擬空間中構(gòu)造物象的特征。實(shí)時(shí)性和交互性密切相關(guān)，虛擬空間的人可以同外界不定時(shí)的進(jìn)行交流互動(dòng)，可以把所見所聞傳遞出來。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的實(shí)際應(yīng)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的過程中，如果生產(chǎn)的某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，那么整條生產(chǎn)流水線，都要重新來過。不僅可以造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致人員困乏，出現(xiàn)懈工怠工的狀況。不僅不利于生產(chǎn)，可能還會(huì)導(dǎo)致公司的破產(chǎn)。而運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，在制造出物力樣機(jī)之前，就可以針對(duì)各種情況，各種環(huán)境以及各種材料進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。在滿足消費(fèi)者需要的同時(shí)針對(duì)企業(yè)具體情況，選擇最優(yōu)的生產(chǎn)方案，從而獲得最大的效益。而在針對(duì)產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)，盡可能多的做出預(yù)案，并針對(duì)不同的受眾群體，例如老年人，中學(xué)生，潮流青年，進(jìn)行全方位的綜合分析之后，再度進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。不僅可以為企業(yè)節(jié)省材料，還可以綜合優(yōu)化全方位的效益。

（二）虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的基礎(chǔ)階段，概念模棱兩可，最后的設(shè)計(jì)也只能是海市蜃樓。因?yàn)楫a(chǎn)品成本的絕大部分都是由概念設(shè)計(jì)決定的，設(shè)計(jì)者可以很方便的在三維虛擬環(huán)境中對(duì)所需要加工和設(shè)計(jì)的產(chǎn)品以及各個(gè)零件。和各條流水線，加以了解并合理運(yùn)用。并可以對(duì)虛擬空間中的虛擬對(duì)象進(jìn)行近距離的觀察和一定的了解，從而獲得足夠多的產(chǎn)品信息狀況。為設(shè)計(jì)師開展工作提供了特別大的便利，使設(shè)計(jì)師可以把自己頭腦中的東西轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)存在的東西，從而更直觀的可以看到自己設(shè)計(jì)的具體情況。這樣的開發(fā)設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)師清楚的看到自己設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)和漏洞，從而減少風(fēng)險(xiǎn)性，更快的達(dá)到預(yù)想的設(shè)計(jì)效果。設(shè)計(jì)師面臨最多的是需求者表述不清的問題，即使自己頭腦中的想法，也不能很好的達(dá)到需求者的要求，而虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以使需求者將自己的想法充分的展現(xiàn)出來給設(shè)計(jì)師，從而提高設(shè)計(jì)師和需求者的交流互動(dòng)率，減少不必要的誤會(huì)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電影中的應(yīng)用

4D電影主要是有三維立體空間和周圍的環(huán)境相結(jié)合，從而形成一個(gè)四維空間。4D影院的座椅完全不同于之前的影院座椅。座椅下方有以氣動(dòng)作為主要為動(dòng)力的互動(dòng)功能，主要給人達(dá)到身臨其境的效果。除了座椅上花了很多的小心思之外，影院的整體環(huán)境也是有很多的功能的，在觀看電影的過程中，你可以看到悠長(zhǎng)的峽谷，飛流的瀑布，可以感受到皚皚的白雪，可以和心愛的人一同白頭，也可以感受到絲絲春雨帶來的浪漫氣息，還可以看到巨大的霸王龍?jiān)谀闩赃呉捠常蔚膿u晃還可以讓你感受到乘船的感覺以及坐過山車的暈厥感。

在當(dāng)今社會(huì)，影院的設(shè)計(jì)也是吸引影迷的一部分，不只是電影的內(nèi)容，影院的整體設(shè)計(jì)，也是給影院帶來票房收入的重要內(nèi)容。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以方便構(gòu)建一個(gè)虛擬場(chǎng)景，使人能夠成為場(chǎng)景其中的人。在高質(zhì)量的生成畫面中獲得較高體驗(yàn)。例如：可以制作虛擬地理的各種地質(zhì)和地形，使學(xué)生在課堂上也能獲得逼真的體驗(yàn)。還可以利用3D技術(shù)重演歷史的流程，以及展示各種歷史人物形象，使人們更加能夠吸收消化課堂上的知識(shí)。

四、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一定程度上改變了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。在產(chǎn)品制造出來之前，在虛擬環(huán)境中對(duì)虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，生產(chǎn)制造技術(shù)，建模技術(shù)以及三D打印技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用。因此產(chǎn)生的效果，不管是生產(chǎn)者還是消費(fèi)者，都是有目共睹的。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅在設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造中有應(yīng)用，還在，具體的游戲，玩具等加工制造行業(yè)也有應(yīng)用。甚至是大學(xué)社團(tuán)學(xué)習(xí)等等方面都有較多涉及。相信在不久的將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠具體到個(gè)體或?qū)嵭袀€(gè)性化的應(yīng)用，為更多人提供便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴晴華.虛擬制造技術(shù)及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，（2）：184～189

[2]劉淑芬，高奇.虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工桂設(shè)計(jì)領(lǐng)城中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2009，（6）：86～87

[3]王利華.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)（白然科學(xué)版），2007，（1）：72～75