虚拟现实技术在电动车测试中的应用new

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1、万方数据48现代制造技术与装备2008第1期总第182期虚拟现实技术在电动车测试中的应用侯俊过学迅(武汉理工大学汽车工程学院，武汉430070)摘要：介绍虚拟现实技术的基本特征、构成，阐述虚拟现实技术在汽车测试中的应用。最后用LabView对电动车底盘测功机中模拟行驶阻力进行程序设计。关键词：虚拟现实虚拟测试虚拟仪器Lab、，iew基于虚拟现实(VirtualReality，简称VR)技术的虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计和制造等技术综合发展的产物，在机械

2、行业有着广泛的应用前景，如虚拟布局、虚拟装配、产品原型快速生成和虚拟制造等。目前，虚拟设计对传统设计方法的革命性的影响已经逐渐显现出来。由于虚拟设计系统基本上不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是产品的设计、开发和加工过程在计算机上的本质实现，即完成产品的数字化过程。与传统的设计和制造相比较，它具有高度集成、快速成型和分布合作等特征。虚拟设计技术不仅在科技界，而且在企业界引起了广泛关注，成为研究的热点。VR主要有三方面的含义：①虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视、听、触、嗅)而言的；②用户可以通过人的自

3、然技能与这个环境交互，自然技能是指人的头部转动、眼动、手势等其他人体的动作；③虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。近年来，vR已逐渐从实验室的研究项目走向实际应用。1虚拟现实技术的基本特征及类型VR是一种计算机界面技术。从本质上讲，VR就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉和触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段。最大限度地方便用户操作，从而减轻用户负担，提高整个系统的工作效率。根据VR应用的对象不同，vR的作用可以表现为不同的形式，例如将某种概念设计或构思可视化和可操作化；实现逼真的

4、遥控现场效果；达到任意复杂环境下的廉价模拟训练目的等。虚拟现实技术具有以下4个基本特征。(1)沉浸性虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点。由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套等设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。(2)交互性虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，当使用者用手去直接抓取虚拟环境中的物体时，手有握着东西的感觉，并可感觉到物体的重量，物体也随着手的移动

5、而移动。使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。(3)多感知性由于虚拟现实系统中装有视觉、听觉、触觉、味觉等传感装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、味觉等多种感知，从而达到身临其境的感觉。(4)自主性指虚拟环境中的物体依据物理定律进行动作。例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。根据用户参与VR的不同形式及沉浸的程度不同，虚拟现实技术可分成3种类型。(1)沉浸的虚拟现实沉浸的虚拟现实系统是一套比较复杂的系统。使用者必须头戴头盔

6、、手带数据手套等传感跟踪装置，才能与虚拟世界进行交互。由于这种系统可以把使用者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来与外界隔离，并提供一个虚拟的感觉空间。使用者可排除外界干扰，全身心地投入和沉浸到虚拟现实中去。但系统设备价格昂贵，难以普及推广。(2)桌面虚拟现实桌面虚拟现实系统由1台普通的计算机系统组成，利用键盘、鼠标等输入设备便可与虚拟环境进行交互。使用者可通过计算机屏幕观察3600范围内的虚拟境界。并操纵其中的物体。例如苹果公司推出的快速虚拟系统(QuickTimeVR)。是采用3600全景拍摄生成逼真的虚拟情景，用户在普通的电脑上，利用

7、鼠标和键盘，就能真实地感受到所虚拟的情景。这种系统的特点是结构简单、价格低廉，易于普及推广，是一套经济实用的系统，但用户缺少完全的沉浸，会受到周围现实环境的干扰。(3)颁布式虚拟现实颁布式虚拟现实系统是通过计算机网络，将异地的不同用户联结起来，共享1个虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，达到协同工作的目的。例如，异地的医科学生，可以通过网络，对虚拟手术室中的病人进行外科手术。2虚拟现实系统构成虚拟现实系统的构成虚拟现实系统由以下部分构成，见图1。万方数据自动化与控制49图1虚拟现实系数的组成用户通过传感器直接对虚拟

8、环境进行操作，并得到实时的三维显示和其它反馈信息，当系统与现实世界通过传感器构成闭环时，在用户的控制下，用户与虚拟环境之间的交互可以对现实世界产生作用。各部分的作用如下：检测器：检测用户的操作命令，并通过传感器作用于虚拟