一种面向起重机虚拟仿真教学的设计系统研究与开发开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1 目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 目的及意义

当前教育己全面进入教育信息化阶段,即在传统的教学过程中广泛运用多媒体技术及网络通讯技术,从而实现了教材多媒化、资源全球化、教育个性化及学习自主化,促进教育的全面改革。在高等教育中,重在推进信息技术与高等教育深度融合,创新人才培养,促进教育质量的全面提高。而虚拟仿真教学系统就是在当前的教育信息化大背景下产生的,虚拟仿真教学系统是以虚拟现实(virtual realiry,简称vr)技术为基础,借助于多媒体、人机交互等多种计算机技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象的新兴技术,学生可以在虚拟环境中开展实验,实验效果与反馈与真实实验完全一致。

虚拟仿真教学系统充分体现了工程化、交互性、易于维护、安全性与可靠性、以实为本,虚实结合的原则。甚至可以完美的实现真实实验不具备或难以完成的教学功能;在对人体伤害极大或环境极度恶劣的情形下,以及高成本、随机性较大的综合训练等情况时,虚拟仿真教学系统就可以克服真实环境中的各种限制,提供稳定性强、安全性高和经济性好的实验项目,并完成相应的练习需求。

伴随着现代经济的快速发展,国家基本建设的规模也在逐渐变大。因此,需要吊运大量的重量大、体积大的物品,同时吊运的高度也在增高,这就对起重机的发展有了较高的要求,当前的起重机发展已经由原来的单一抱杆式逐渐发展为安全性能高的大型起重机。大型起重机具有机动性强和作业灵活性高的特点,这些特点正好符合当前基础建设行业的发展需要。起重机的设计制造方面均取得了较大的成就,新的产品也在不断推出,满足当前基础建设、石化、电力等各行业的发展需求。随着起重机的发展,起重机的认知教学、操作维护教学以及故障维修教学所使用的设备无法跟上新出现的产品。此外,由于学校成本、技术、地理等客观条件限制,在做相关教学时只能是理论教学,而对于起重机的操作维护维修这种实践性很强的教学,理论教学远远不能达到效果。为了解决这一矛盾,虚拟仿真教学系统应运而生。该系统的搭建以真实教学环境及真实反应为模板,采用情境化教学的新思路,得到与真实教学环境相同的物理反馈。并且在部分高校应用之后,明显提高学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力,改善了传统实验教学环节的不足。

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2. 研究的基本内容与方案

2 研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 本研究的基本内容

本文以港口常用的门式起重机为研究对象,利用solidworks软件进行建模,然后通过3d max软件制作演示动画库,包括起重机认知教学动画,起重机操作与维护动画,故障维修动画。利用unity进行虚拟教学系统的开发,该系统包括起重机认知教学、操作维护教学、故障维修教学和教学考核四大功能模块以及用户登录管理模块。利用unity ugui制作可视化界面,将动画库导入虚拟教学系统。将该系统应用于vr设备,设计网络连接接口,以完成虚拟教学及远程指导维修。

本文的研究内容主要有以下几个部分:

(1)模型建立:利用solidworks软件进行起重机建模,包括起升机构、运行机构、回转机构、变幅机构和安全防护装置等部件的三维建模。

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3. 研究计划与安排

3 进度安排

时间

工作内容

论文撰写

2019年3月中旬下旬

1.进行论文有关资料的收集;

2.掌握起重机认知、维护和故障维修相关知识;

3.查询国内外虚拟现实技术在教学方面的应用情况,特别是起重机的教学,维修。查询国内外起重机行业的发展趋势。

第一章“绪论”

2018年3月下旬

1.交互层设计:根据逻辑层设计完成交互层各个界面索引关系设计

2.逻辑层设计:教学内容设计,故障库设计,起重机操作维护内容设计;

3. 起重机模型设计

第二章“总体设计”

2019年4月上旬

1.界面操作引导设计;

2.起重机教学动画设计

第三章“起重机认知教学设计”

2019年4月中旬

1.维护维修动画制作;

2.可视化操作界面设计。

第四章“维护、故障维修设计”

2018年4月下旬

至5月上旬

1.用户登录系统设计;

2.设备网络连接相关设计。网络层与平台层设计:平台层包括计算机、头显、网线等相关VR设备。网络层即设备间的连接网络,以及远程教学维修的网络设计

第五章“优化设计”

2018年5月中旬

1.对论文整体格式排版,并进行论文查重;

2.核定参考文献等。

第六章“总结与展望”;参考文献;致谢

2018年5月下旬

论文答辩


4. 参考文献(12篇以上)

4 参考文献

[1] [1]郭鑫. 曹巨江基于.3dsmax制作机械动画原理课件的研究[j]. 新技术新工艺, 2015,2.

[2] [2]夏立文. 地铁车站关键设备故障监控仿真与虚拟维修[d].广东工业大学,2018.

[3] [3]邝湘宁, 邱法聚, 丁高耀, 仇佳捷. 基于 unity3d 的起重机结构组成与检测技术教学系统研究 [j]. 港口装卸, 2017, 5.

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