基于Unity3D的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、在教育過(guò)程中，尤其是在大學(xué)階段，致力于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的能力顯得越發(fā)重要。然而在當(dāng)前的大學(xué)環(huán)境下，部分大學(xué)教師只滿(mǎn)足于講授必修的課程教材和完成本職工作，老師與學(xué)生之間的接觸機(jī)會(huì)很少，極易導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的動(dòng)力與目標(biāo)，無(wú)法有效將課堂理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為深刻見(jiàn)解和實(shí)際能力。然而通過(guò)依托于虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體及人機(jī)交互等技術(shù)建立的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生可以通過(guò)自學(xué)，隨處都可以找到不是“老師”的“老師”，并將注意力集中在現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題上;將

2、虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在課堂教學(xué)中，可以鼓勵(lì)學(xué)生自主探索的能力，確保學(xué)生能在課堂學(xué)習(xí)中獲得樂(lè)趣，展示學(xué)習(xí)過(guò)程的內(nèi)在價(jià)值;虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)有利于學(xué)生實(shí)現(xiàn)從知識(shí)學(xué)習(xí)到動(dòng)手仿真學(xué)習(xí)的跨越，真正建立了“理論授課-虛擬仿真-實(shí)驗(yàn)室教學(xué)”的教學(xué)體系。
　　本文在充分調(diào)研了虛擬仿真教學(xué)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以Unity3D開(kāi)發(fā)引擎和SolidWorks及3DS Max專(zhuān)業(yè)三維建模軟件為依托，搭建了一個(gè)逼真且操作方便、具有交互功能的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)

3、系統(tǒng)，該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)以建構(gòu)主義為理論指導(dǎo)，不僅對(duì)各液壓元件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真，還由點(diǎn)到面的對(duì)液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)進(jìn)行虛擬搭建，完成了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反饋與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的模擬。本系統(tǒng)的主要功能是讓用戶(hù)采用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的最小單元----虛擬儀器完成液壓基本回路及典型液壓系統(tǒng)的組裝，并通過(guò)點(diǎn)擊相應(yīng)的交互按鈕或鍵盤(pán)操作，實(shí)時(shí)且自由的實(shí)現(xiàn)觀(guān)察包括液壓系統(tǒng)、液壓回路及主要液壓元件的功能，本系統(tǒng)還設(shè)置的專(zhuān)門(mén)的考核模塊，使學(xué)生能夠完

4、全自主的實(shí)現(xiàn)自學(xué)、自考、自查、自省的目的，從而完成由點(diǎn)到面、循序漸進(jìn)的進(jìn)階學(xué)習(xí)，更加有利于學(xué)生由淺入深的對(duì)理論知識(shí)理解與掌握。在最小的元件單元上，可以細(xì)化地控制液壓元件的拆分與裝配，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓元件的任意零件部分進(jìn)行縮放觀(guān)察，從而有利于進(jìn)一步了解液壓元件的工作原理及結(jié)構(gòu)組成。論文的組織結(jié)構(gòu)如下所示:
　　1.簡(jiǎn)要介紹了虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)的背景及特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的主要成果。
　　2.借助Unity3D開(kāi)

5、發(fā)引擎，在其組成結(jié)構(gòu)及工作原理的充分了解的前提下，總結(jié)出開(kāi)發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的諸多優(yōu)化方案，為進(jìn)一步將Unity3D技術(shù)應(yīng)用到虛擬教學(xué)中提供了必要的參考，最后闡述了Unity3D及虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展前景。
　　3.通過(guò)對(duì)Unity3D軟件功能進(jìn)行充分研究和挖掘，針對(duì)具體課題功能需求分析，設(shè)計(jì)出開(kāi)發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的一般開(kāi)發(fā)流程，并對(duì)基于Unity3D的液壓傳動(dòng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能設(shè)計(jì)。
　　4.確定并深入研

6、究開(kāi)發(fā)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟，包括模型的建立及優(yōu)化、碰撞檢測(cè)、界面設(shè)計(jì)及優(yōu)化、腳本優(yōu)化等，并嚴(yán)格按照開(kāi)發(fā)流程最終得以實(shí)現(xiàn)。
　　5.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了液壓傳動(dòng)課程中分液壓元件、基本回路及典型液壓系統(tǒng)三個(gè)層級(jí)中的諸多虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)講解了各層級(jí)所能實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)。進(jìn)而對(duì)各層級(jí)中的典型案例進(jìn)行分析及案例實(shí)現(xiàn)的論證。
　　該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的不同之處在于:極大的提高了參與者的交互性與體驗(yàn)性，系統(tǒng)的交互能力良好，并及時(shí)準(zhǔn)確反饋出與