关键词： 工业博物馆   虚拟现实技术   工业遗产   展示设计  

摘要： 工业博物馆是一个承载着整个工业发展历程和历史变迁的实体,它肩负着工业文化内涵、科技发展历程以及工匠精神传承等方面的教育传播职能,极大程度反映了国家工业化探索与发展的曲折历史。国内大部分工业博物馆往往采用传统的展示形式进行设计,但在当前社会向信息化、数字化、科技化转变的背景下,传统单一的展示模式已逐渐不再适应时代发展、不能充分满足观众的参观需求,从而易导致出现吸引游客后劲不足、工业文化缺失、教育传播职能失能等严重问题。虚拟现实技术作为新兴的技术手段,与工业博物馆展示设计相结合能够有效增强工业博物馆的内在活力,使其更好地发挥职能,但目前虚拟现实技术的相关应用及理论研究还处于发展阶段,如何将虚拟现实技术与工业博物馆展示设计更好地相结合成为了亟待解决的问题。本文以工业博物馆作为研究对象,主要通过文献分析法、案例分析法、问卷调查与访谈、实地考察法进行研究,旨在构建更好的工业博物馆参观体验,使工业文化得到更高效的传承与发展,使工业遗产得到更好的保护与利用。本文首先对工业博物馆与及虚拟现实技术进行了详尽分析,立足于工业博物馆及虚拟现实技术其本质特征并结合相关理论与案例,论述虚拟现实技术应用于工业博物馆展示设计中的特点、必要性、优势及困境;其次,通过对案例及问卷调研分析,得出了当前工业博物馆展示中存在的问题,总结了相关设计经验;最后对以上分析进行总结,结合相关理论提出相应的设计原则、设计要素及设计策略。其中,设计原则主要包括真实性、适用性以及保护性。设计要素主要分为工业博物馆传播教育的目的、观众、环境与技术要素四大类。基于设计原则及设计要素最终提出设计策略,主要包括整体与个体间的有机统一、满足观众心理需求、创建逼真虚拟环境、重点策划展示内容四个层面上的设计策略。此外,以鞍钢博物馆作为实践探索的目标,提出了适用于鞍钢博物馆的设计策略,并设计鞍钢博物馆“四点一线一厅”的展示设计方案,对本研究做了进一步实例验证,形成一个完整的设计研究思路,作为提高工业博物馆展示设计的新探索。

关键词： 虚拟现实技术   室内设计   方案优化  

摘要： 虚拟现实技术在近年来的应用和发展情况得到了长足的发展，在多个行业领域中都得到了大量技术人员和经营主体的支持和认可，与这部分行业领域之间的契合度也在不断提升。室内设计作为大众住房需求中的关键因素之一，在实际工作落实过程中也应考虑使用虚拟现实技术来开展工作。基于当前大众对室内设计创新性、美观性的高标准要求，在室内设计中需要更好地展现出设计人员的设计理念和客户的设计需求。虚拟现实技术也是因为这部分需求在室内设计中得到充分重视，但在实际应用过程中由于对虚拟现实技术的了解相对有限，导致仍有诸多问题尚未得到及时有效处理。本文就虚拟现实技术在室内设计中的具体应用进行分析，以期推进虚拟现实技术应用情况的改善，促进室内设计效果的进一步提升。

关键词： 质子交换膜燃料电池   计算机仿真   燃料电池测试   直角微结构   水气管理  

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其具有绿色环保与效率高等优势,应用于军事和民用领域。目前,水气管理问题成为了该行业进一步发展的阻碍,针对如何改善其内部的水管理与传质问题,国内外的研究者从多个方面入手,针对PEM燃料电池的不同部件进行研究。双极板流场结构的细微改动会对PEM燃料电池的性能产生影响。研究人员通过计算机仿真或者实验等其他手段设计了多种性能优异的流场结构,以此提高水管理能力,促进PEM燃料电池行业的发展。本文以优化流场结构作为研究目标,对多组优化流场借助计算机仿真手段进行研究,通过仿真结果后处理得到的云图分析其内部的水气分布情况等其他参数的表现。将平行流场与新型流场加工成型,组装成单电池,使用燃料电池测试系统YK-A10进行性能测试,与计算机仿真结果进行对比。同时,为研究工作参数与PEM燃料电池性能之间的关系,采用了计算机仿真与实验相结合的方式进行研究。具体的研究内容和结果如下:(1)选取平行流场作为参照流场,设计了基于直角微结构的新型流道结构。通过对三种不同直角收缩高度的仿真模拟,筛选出了最优的直角收缩高度0.3。通过对模拟所得云图分析,在0.3高度下,PEM燃料电池内部的反应物分布与液态水分布均得到了改善,PEM燃料电池的输出性能得到了提高。(2)研究了收缩高度为0.3的直角微结构流场的PEM燃料电池在0.55V工况下,温度、压力以及相对湿度三种工作参数对其性能的影响。通过12组变量的模拟,分析了质子交换膜燃料电池的性能与工作参数之间的关系。为确定PEM燃料电池最优的工作温度、压力以及相对湿度提供有力支撑。(3)成功加工出直角高度0.3的直角微结构流场与平行流场的双极板,其余组件通过商业购买所得,将其组装成单电池,分别对其进行燃料电池性能测试。测试结果表明,该直角0.3新型流场的输出性能较平行流场得到了提高,性能提升的幅度与计算机模拟所呈现的提升幅度基本一致。针对直角0.3新型流场还进行了温度与压力对燃料电池性能影响的实验,实验结果表明,压力、温度对燃料电池性能的影响与模拟所得结论基本一致。

关键词： 虚拟现实   三维地图重构   同时定位与建图   深度学习   自适应聚合  

摘要： 在元宇宙的浪潮下,虚拟现实技术逐步渗入各行各业,将虚拟现实技术与真实场景进行结合并交互的需求越来越广泛与迫切。因此,对于在虚拟现实中真实场景三维地图重构技术的实时性或高精度提出了更高的要求,同时,真实场景所建地图的虚拟现实可视化效果不佳问题也亟待解决。鉴于此,本文对虚拟现实中真实场景三维地图重构技术进行探索,以满足室内外真实场景三维地图重构和三维地图虚拟现实可视化的需求,进一步拓展虚拟现实技术在真实场景中的应用。首先,针对室外真实场景实时重构及可视化需求,提出了室外真实场景实时重构及可视化算法,采用三维激光雷达采集场景信息估计位姿并重构三维地图,通过体素降采样有效压缩三维地图,基于ROS的通信机制将位姿和点云增量式传输至虚拟现实平台可视化,可视化信息可进一步指导操作者控制机器人运动。在室外广场,室外花园和室外走廊的真实场景中进行实验验证,实验表明算法的地图重构频率为1Hz,地图重构误差为0.04m。然后,针对室内真实场景实时重构及可视化需求,提出了室内真实场景实时重构及可视化算法,采用RGB-D相机和IMU紧耦合估计位姿并重构三维地图,引入配准约束,里程计约束,回环约束对子地图进行优化,获得全局一致的三维地图。提出改进的Possion重建算法将三维点云地图转换为三维地图模型与贴图,在虚拟现实设备中实现模型可视化。在机器人再次进入场景中映射重定位位姿,达到提升可视化效果的目的,在室内场景中验证了算法的地图重构频率为40Hz,地图重构误差为0.036m。最后,针对室内外真实场景高精度重构及可视化的需求,提出基于深度学习的室内外真实场景高精度重构及可视化算法,其中所提自适应聚合模块采用可变形卷积自适应感受野聚合多级特征,以增强网络的特征学习能力;所提自适应视图间聚合模块自适应视图间特征体权重,更合理的构造成本体。网络在DTU数据集上的综合误差为0.345mm,消融实验证明了所提模块的有效性。获得高精度地图后将点云通过脚本映射到虚拟现实设备中可视化,在室内外真实场景实验验证了算法的有效性,地图重构误差为0.018m。

关键词： 曲轴拆装   虚拟现实技术   虚拟教学  

摘要： 随着我国进入新的发展阶段,产业升级和经济结构调整不断加快,各行各业对技能型人才的需求愈来愈紧迫,职业教育重要地位和作用越来越凸显。汽车行业是我国国民经济发展中重要支柱产业之一,然而汽车专业人才严重不足的问题日益凸显,归其原因之一是学生在学校进行的实训练习不足,教学资源短缺,造成其培养的人才无法满足行业的技术要求。虚拟现实技术作为一种信息传播媒介,在环境建构、人机交互、感知性等方面有显著优势,将虚拟现实技术应用到中职汽车类专业的教学中,可以弥补传统教学模式的不足,减少学生因误操作而造成的伤害,丰富中职教学的手段,给学生带来新的学习体验,促进教学水平的增长,有利于课堂教学的趣味化,知识的立体化,教学资源的信息化和共享化,有利于更好的满足社会发展的需求。本文的研究内容主要包括了以下几个方面:1、中职院校汽车发动机曲轴拆装的教学设计通过对教学内容的深度分析,完成汽车发动机曲轴拆装的教学设计,促进教学过程最优化,加深学生对理论知识的理解,使学生更加熟练的掌握曲轴的拆装顺序。2、汽车发动机曲轴拆装虚拟教学平台的实现对平台中曲轴的结构认知和虚拟拆装实训进行整体思路设计,梳理研究并完成模型的构建、场景搭建、功能实现和人机交互等一系列的开发流程,实现虚拟教学平台的搭建。3、虚拟现实技术在中职汽车发动机曲轴拆装教学中的应用虚拟教学平台在汽车领域具有广泛的应用。本文针对中职院校传统教学存在的不足,将虚拟现实技术应用在汽车发动机曲轴拆装的教学中,选取两个班进行对照实验,一个班采用传统的教学方式进行,另一个班采用传统教学和虚拟教学相结合的方式,设计教学过程,收集教学结果数据并进行分析,发现虚拟教学平台在曲轴拆装教学中的应用优势。将虚拟现实技术融入到中职曲轴拆装的课堂中是汽车专业教学方式的一种创新,通过对学生的调查和教学结果的反馈表明,本课题的研究在汽车专业的教学,尤其是实训教学中发挥了积极的作用,并对当下虚拟仿真教学资源的开发、更新以及教学改革等具有重要的借鉴意义。

关键词： 虚拟现实技术   室内软装设计   教学改革  

摘要： 将虚拟现实技术应用于室内软装设计专业的教学，可以实现科学与艺术等学科的融合。围绕虚拟现实技术在室内软装搭配设计教学中的应用展开探讨，通过对虚拟现实技术的介绍和应用，探讨其在室内软装设计教学中的优势和局限性。同时，结合教学实践，探索如何将虚拟现实技术融入室内软装设计教学，并探讨其对教学效果的影响，提出一些教学改革的路径，以期为高职室内软装设计的教学改革提供新思路。

关键词： 计算电磁学   时域非连续伽略金法   四面体网格生成   计算机仿真  

摘要： 时域非连续伽略金(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)法是计算电磁学领域常用的数值仿真方法之一，网格生成作为DGTD数值仿真前处理的重要环节，其产生网格的质量和规模会对后续数值计算产生很大影响。由于电磁模型的几何形状和尺寸特性很复杂，自动生成具有几何和拓扑一致性的网格是一项非常困难且必要的工作。此外，传统四面体网格生成的网格规模较大,求解器占用的计算资源与时间成本较高。因此需要研究保证高质量和有效结果的同时，实现更高仿真效率的四面体网格生成方式。具体地，本文研究了如下3个方面的内容。　　(1)针对DGTD电磁仿真场景的特点，本文实现了一种适用于复杂电磁模型的高质量四面体网格生成算法，重点处理了浮点误差问题，解决了构建单元尺寸场、约束边界恢复和网格细化等核心问题。本文对常规天线模型进行电磁仿真验证，并与商业软件的网格生成结果进行对比分析。网格质量分析证明了本文算法生成网格的总体单元质量较高，可以满足仿真计算高质量网格的需求。　　(2)为降低网格规模并提高仿真效率，本文提出了一种受六面体约束的四面体网格生成方法，构建了用于数据交换的交界面单元，采用了分而治之的分区生成子域网格后再进行合并的策略。电磁案例仿真结果表明:与传统四面体生成方法相比，本文算法在维持高质量网格和高可信计算结果的条件下，可大大降低网格规模、减少计算资源消耗和缩短求解时间。　　(3)为验证本文算法的普适性，本文将两种算法应用于多个不同尺寸的电磁模型，网格质量分析表明两种算法生成的计算网格质量较高;与商业软件相比，本文两种算法的仿真结果也是有高可信度的;计算资源对比表明受六面体约束的四面体网格生成方法能使网格规模更少、计算峰值内存消耗更低和求解时间更短，提高了电磁模型仿真分析的整体效率。

关键词： 虚拟影像   虚拟现实技术   虚拟角色   戏剧舞台  

摘要： 本文是以研究虚拟影像技术在戏剧场景中的应用形式为核心,阐述了在虚拟技术支持下虚拟角色的表现形式,通过LED投影技术、全息投影技术、AR与VR技术展现了虚拟角色在戏剧舞台上的多种呈现方式,改变了观众观看戏剧舞台作品的方式。本文通过结合虚拟角色在戏剧舞台中的实际应用案例,阐述了虚拟角色在舞台中能创建新的舞台空间,同时可以和真实演员产生互动,并通过虚拟舞台的空间改变了体验者的观演关系。本文的内容可分为四个章节,第一章介绍虚拟影像技术的发展现状和戏剧场景的概述,以及虚拟影像技术在戏剧场景中的应用形式,第二章对虚拟影像技术衍生下的虚拟角色进行讨论,梳理了虚拟影像技术与虚拟角色的相互促进发展,第三章通过将虚拟角色在舞台空间中的应用案例以技术发展的应用为线索进行整理与分析虚拟角色在舞台空间的作用,分析虚拟角色在舞台空间中的应用案例,阐述了虚拟角色对舞台的各种作用。第四章是对虚拟角色在戏剧场景中的应用形式进行总结与展望。

关键词： 脑卒中   步行能力   步行效率   功率自行车   虚拟现实技术  

摘要： 目的:观察虚拟现实技术提供视觉反馈联合功率自行车训练对脑卒中后偏瘫患者下肢步行功能和步行效率的改善情况,为这种联合训练在脑卒中后康复治疗中的应用提供依据。方法:选取2022年6月至2022年11月期间在江西中医药大学附属医院康复科就诊治疗的48例脑卒中后偏瘫患者作为研究对象,分为对照组(16例)、实验1组(16例)、实验2组(16例)。对照组患者给予常规康复治疗,实验1组在对照组治疗的基础上,增加偏瘫侧膝关节等速肌力训练,训练的重点肌群是膝关节周围的股四头肌与腘绳肌,实验2组在对照组治疗的基础上,增加VR联合功率自行车训练。治疗每天进行1次,每周6天,4周为1疗程,共8周。分别采用功能性步行量表(FAC)、Berg平衡量表、下肢FMA量表、Barthel指数、6分钟步行测试、10米步行速度测试、生理消耗指数在治疗前、治疗4周后、治疗8周后对三组患者进行功能评定,并对评定结果进行对比分析,组间比较采用单因素方差分析或Kruskal-Wallis H检验,组内比较采用重复测量方差分析或Friedman检验,二分类资料以频数表示,采用卡方检验。结果:1.治疗前3组患者一般资料、功能性步行量表评分、Berg平衡量表评分、下肢FMA量表评分、Barthel指数评分、6分钟步行测试步行距离、10m步行速度、生理消耗指数均无显著差异(P﹥0.05)。2.治疗8周后,3组患者功能性步行量表的评分组内比较均较治疗前显著改善,有统计学意义(P<0.05),且实验1组与实验2组改善均显著优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);实验1组和实验2组与治疗4周后组内比较有显著改善,差异有统计学意义(P<0.05)。3.治疗4周后,实验1组与实验2组患者10米步行速度组内比较均较治疗前有显著提升,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗8周后,3组患者10米步行速度组内比较均较治疗前有显著提升,差异有统计学意义(P<0.05),且实验1组与实验2组提升显著均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。4.治疗4周、8周后,3组患者Berg平衡量表评分、下肢FMA量表评分、Barthel指数评分、6分钟步行测试步行距离、生理消耗指数组内比较均较治疗前有显著改善,有统计学意义(P<0.05),且实验1组与实验2组改善均显著优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗8周后,3组患者Berg平衡量表评分、下肢FMA量表评分、Barthel指数评分、6分钟步行测试步行距离、生理消耗指数组内比较均较治疗4周后有显著改善,有统计学意义(P<0.05),且实验1组与实验2组改善均显著优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗8周后实验2组6分钟步行测试步行距离、生理消耗指数显著高于实验1组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:1.脑卒中后偏瘫患者接受常规康复治疗,步行能力和步行效率能显著提升。2.等速肌力训练联合常规康复治疗能显著提升脑卒中后偏瘫患者的步行能力和步行效率。3.虚拟现实技术联合功率自行车训练结合常规康复治疗比单纯常规康复治疗更能显著改善脑卒中后偏瘫患者的运动功能、平衡功能、步行速度,提升步行能力与步行效率,治疗时间持续越久效果积累越好。4.虚拟现实技术联合功率自行车训练比等速肌力训练更能显著改善脑卒中后偏瘫患者心肺功能,提高步行耐力,值得临床应用。

摘要： ISBN 978-7-5643-6369-7书名：计算机仿真技术及应用作者：叶满园李宋主编出版社：西南交通大学出版社出版时间：2018年8月定价：48.00元购书电话：028-87601806计算机仿真技术是指一种应用计算机模拟模型和数值计算方法进行实验及对实验数据分析、预测建模的技术，能够模拟、预测各系统的运动、变化及性能，以便更好地理解和预测各系统的行为特性。计算机仿真技术不需要实际物理场景和环境，只需在计算机上进行虚拟实验就能获取现实决策所需的数据支持。目前，计算机仿真技术在机械设计、航空航天、生物医药等领域均有应用。