关键词： 虚拟现实技术   导游实训课程   优化策略  

摘要： 新时代旅游场景多元化丰富了导游工作情景，促使导游实训课程教学面临着改革和创新。文章以旅游行业发展趋势为基础，分析行业变化对导游职业和导游实训课程的影响，从虚拟现实技术视角出发，探讨当前导游实训系统和平台中存在的问题，并从场景与要素、内容与方式、更新与升级、模式与路径等方面阐述导游实训课程的优化策略。

关键词： 深蹲   运动生物力学   OpenSim   多体动力学模型   计算机仿真  

摘要： 研究目的与意义:通过Open Sim平台构建高位杠负重深蹲、颈前负重深蹲、高位自重深蹲及颈前自重深蹲等4种深蹲模式的人体动力学模型,并通过仿真优化的方法计算4种深蹲过程种下肢运动学、动力学、肌肉力量及肌肉应变等生物力学变量的差异,为大众健身人群和专业运动员筛选针对性的训练动作以及动作技术指导提供一定的理论依据,并为深蹲动作的生物力学研究提供了方法学上的选择。研究方法:选择1名专业男性举重运动员完成4种深蹲深蹲动作(2种自重深蹲和2种负重深蹲模式),通过三维红外摄像捕捉系统(Vicon,100Hz)、三维测力台(AMTI,1000Hz)和表面肌电信号采集系统(Delsys,2000Hz)采集下肢的运动学、动力学以及EMG信号,并将4种深蹲模式的运动学与动力学数据带入Open Sim中进行动力学仿真,得出4种深蹲模式下肢关节运动角度、力矩及肌肉力量的差异,通过EMG线性包络线与Open Sim激活曲线进行比较,以验证模型的准确性。研究结果:1)高位自重深蹲髋、膝、踝关节和躯干活动角度的峰值时刻均出现在深蹲期间58%阶段,其峰值角度大约在131°、128°、23°和-5°;颈前自重深蹲髋、膝、踝关节和躯干活动角度的峰值出现时刻出现在深蹲期间的56%左右阶段,其峰值角度大约在129°、126°、30°和-12°;高位杠负重深蹲髋、膝、踝关节和躯干活动角度的峰值阶段出现在54%-57%左右阶段,其峰值角度大约在117°、115°、19°和-36°;颈前负重深蹲髋、膝、踝关节和躯干活动角度的峰值阶段大约出现在50%左右阶段,其峰值角度大约在114°、133°、29°和-15°。2)高位自重深蹲模式地面垂直反作用力峰值出现在深蹲期间的48%阶段,峰值力为607N,髋、膝、踝关节力矩峰值时刻出现在深蹲期间的56%-58%左右时刻,其值分别为-113Nm、-92Nm、-67Nm;颈前自重深蹲模式的地面垂直反作用力峰值出现在深蹲期间的40%阶段,峰值力为593N,髋、踝关节力矩峰值时刻均出现在深蹲期间的35%左右阶段,其值为-87Nm和-71Nm,膝关节力矩峰值时刻出现在70%左右阶段,其值为-84Nm;高位负重深蹲模式的地面垂直反作用力峰值出现在深蹲期间的57%阶段,峰值力为1110N,髋、膝、踝关节力矩峰值时刻出现在深蹲期间的52%-55%左右时刻,其值分别为-170Nm、-149Nm、-102Nm;颈前负重深蹲模式的地面垂直反作用力峰值出现在深蹲期间的45%阶段,峰值力为1144N,髋、膝、踝关节力矩峰值时刻分别出现在41%、49%、46%左右阶段,其值分别为-176Nm、-239Nm、-106Nm。3)高位自重深蹲股四头肌、腘绳肌、腓肠肌峰值时刻出现在深蹲期间的50%-51%左右阶段,其峰值力约为2066N、1243N、1975N;臀大肌峰值时刻出现在深蹲期间的39%左右阶段,其峰值力约为263N;颈前自重深蹲股四头肌、臀大肌、腘绳肌、腓肠肌峰值出现时刻分别在深蹲期间的42%、30%、57%、36%左右阶段;其峰值为2742N、813N、1429N、1531N;高位负重深蹲股四头肌、臀大肌、腘绳肌、腓肠肌峰值时刻出现在深蹲期间的39%、43%、56%、53%左右阶段,其值为8890N、2494N、2244N、2784N;颈前负重深蹲股四头肌、臀大肌、腘绳肌、腓肠肌峰值出现时刻分别在深蹲期间的26%、32%、39%、37%左右阶段,其值为8928N、2463N、3675N、3458N。4)高位自重深蹲、颈前自重深蹲、高位负重深蹲的股四头肌肌肉长度变化均从40%左右阶段开始出现峰值,并持续到80%左右阶段时刻结束,三种动作的峰值肌肉长度变化也在1.45-1.51m左右,颈前负重深蹲股四头肌肌肉长度变化峰值出现时刻在50%阶段左右,且超过了1.55m;4种深蹲模式的臀大肌曲线活动及峰值变化长度较为一致;4种深蹲模式的腓肠肌肌肉长度变化峰值及曲线较为一致,但无明显峰值出现时刻;高位自重深蹲、颈前自重深蹲、高位负重深蹲的腘绳肌肌肉长度曲线活动、峰值及峰值出现时刻较为一致;颈前负重深蹲的腘绳肌肌肉长度变化呈双峰曲线,两次峰值出现时刻分别在深蹲期间的15%和85%左右阶段,其余阶段较为平稳,未出现明显峰值阶段。研究结论:1)本研究为国内外首次建立了包含人体骨骼肌肉-杠铃系统的负重蹲起模型,并首次获得下肢肌肉力大小数据。RRA计算结果和EMG线性包络线均表明仿真计算的结果具有一定的可靠性。其静态优化算法在基于肌肉力-长度,力-速度等生理特征上进行肌力计算,弥补了表面肌电、传统逆向动力学算法以及多刚体动力学模型的不足。2)本研究运动学结果表明,4种深蹲动作的上升期与下蹲期活动较为一致,髋、膝、踝关节在准备下蹲时同时屈曲,顺序不分先后;踝关节活动到一定范围后

关键词： 医疗垃圾灭菌设备   外观设计   虚拟现实技术   ErgoLAB人机环境同步平台  

摘要： 至今,人们与病毒之间的战役仍在继续,如果医院对医疗垃圾不能做到彻底及时有效的消毒杀菌,那么有很大的可能性会造成新型冠状病毒的大面积传染和交叉感染。因此消毒灭菌产品对保障新型冠状病毒防控的工作就显得尤为重要。随着科技的进步人们审美能力的提高,在使用产品时,不仅考虑产品的经济实用,而且考虑产品的造型是否美观。医疗灭菌设备也是如此,公司从起初重视功能到现在的改善外观可以看出,产品外观设计可以提高产品的附加值,因此,产品外观设计变得越来越重要。本课题对医疗垃圾灭菌设备进行研究分析,并对用户需求进行调研,清楚的定位用户对医疗垃圾灭菌设备外观设计的要求,深入调查研究设备的使用方法、使用环境和使用功能等方面,其目的是为了在满足用户需求的同时也能使设备与环境之间更加的协调,找准切入点,确定前期的研究对象。充分利用外观形态设计、产品的CMF设计等对医疗垃圾灭菌设备的外观进行设计,同时在产品的设计过程中,通过ErgoLAB人机环境同步平台并采用虚拟现实技术和眼动追踪技术相结合的实验方法,采集被试者在实验过程中的注视、眨眼、眼跳等行为数据以及收集的主观报告数据,来得到用户对产品设计的感受和对产品的评价,目的在于筛选出最优方案,设计出最符合用户需求的医疗垃圾灭菌设备。

关键词： 虚拟现实   蒙古族   颅颌面部   缺损畸形   整形修复  

摘要： 目的:颅颌面部缺损畸形由多种因素导致,如先天性畸形、肿瘤切除术后、事故和其他创伤性事件造成的外伤等。颅颌面部缺损畸形往往损害患者面部的美观性,甚至造成不可逆性的功能障碍,影响生活质量,对患者身心健康和社会适应性造成不利的影响。颅颌面部的重建必须寻求恢复美学和功能兼顾,从而改善患者的生活质量。蒙古族族群颅颌面部解剖结构上具有其民族特征,外在表现出宽阔的面型、薄唇、相对较低平的鼻梁,宽阔的眼裂,双眼部内眦赘皮以及隆起的双侧颧骨等,是蒙古族族群的特征性面容。正因蒙古族人群在面部形态学上的特点,常规颅颌面部整复手术在蒙古族人群中的应用受到一定的限制。因此发展符合蒙古族颅颌面部解剖特征的整形修复手术,对蒙古族颅颌面部缺损畸形患者是必要的。随着CAS（Computer Aided Surgery,计算机辅助手术）技术的进步,VR（Virtual Reality,虚拟现实）技术在颅颌面部整形修复中也展现出其独特的优势,本研究通过VR技术,进行有效的手术模拟过程,从而在术前制定出较完善的手术方案,以更佳的手术路径、较小的创伤、更高的手术精细度和手术效率达到尽量完善的手术效果,用以指导蒙古族颅颌面部缺损畸形患者修复手术所涉及的各种过程。基于蒙古族的颅颌面部解剖特点,设计符合其民族特征的三维模型,为蒙古族患者在颅颌面部整形修复中的术前诊断、手术方案制定、术中指导、术后疗效评价等方面提供有效的方法和依据,协助制定契合蒙古族容貌特征的个性化修复方案。方法:1、收集病例:选取2017年1月至2021年10月期间,就诊于内蒙古医科大学附属医院,来自内蒙古地区的蒙古族颅颌面部缺损畸形患者（家族三代内均为蒙古族、在内蒙古自治区生活20年及以上）共24例（女9例、男15例,年龄不限）。颅颌面部缺损畸形主要病因系由外伤、肿瘤切除后等因素导致。2、蒙古族颅颌面部缺损畸形三维模型的建立:通过采集患者颅颌面部CT数据,经计算机导入至Materialise's Interactive Medical Image Control System 21.0（Mimics 21.0）软件中,建立其颅颌面部缺损畸形的三维模型。3、蒙古族颅颌面部缺损畸形手术仿真模拟:将蒙古族颅颌面部缺损畸形三维模型导入至ZBrush软件中,设计缺损修补模型,模拟缺损畸形修复手术过程。4、蒙古族颅颌面部缺损畸形模拟修复后容貌预测:利用三维激光扫描技术,建立蒙古族颅颌面部软组织三维模型,在配套软件中对颅颌面部软组织进行模拟修复,预测颅颌面部软组织修复后容貌。结果:通过Mimics软件,导入患者的CT数据,模拟生成蒙古族颅颌面部三维模型,再将生成的数字模型导入ZBrush软件中进行虚拟操作,从而对手术的过程进行预先演练、提前设计手术切口范围及进入路径、预先设计修补模型并精确模型尺寸大小,配合三维激光扫描技术,在其配套的处理软件中进行软组织的模拟修复,预测颅颌面部软组织修复后的容貌,预测术后容貌,对引导蒙古族成人颅颌面部缺损畸形整形修复手术具有相当的重要性。利用VR技术对蒙古族颅颌面部缺损畸形进行手术仿真操作,可以协助医生掌握蒙古族各种颅颌面部缺损畸形在形态学上的不同,了解其组织构成及解剖关系。通过对蒙古族颅颌面形状的测量和分析,通过反复的术前预演,模拟缺损畸形修复的手术过程。结合蒙古族颅颌面部解剖特征数据及患者合理的预期诉求调整修复方案,设计符合蒙古族颅颌面部缺损畸形的三维模型,制定个体化手术方案,为蒙古族颅颌面缺损畸形个体化修复和精准治疗提供依据。结论:利用VR技术,对蒙古族颅颌面部缺损畸形进行模拟修复,可以使外科医生精确地准备术前计划、进行虚拟切除、规划截骨并设计和创建植入物等。使用Mimics及ZBrush软件,建立蒙古族颅颌面部缺损畸形的三维模型,可以直观地显示和准确定位解剖结构,有助于增强对蒙古族颅颌面部缺损部位的了解,以及对修复手术的规划和评估。利用三维激光扫描技术,模拟蒙古族颅颌面部软组织修复后状态,预测修复后的容貌。从而减少手术过程中因解剖关系异常带来的不可预知的风险,更贴近手术预期效果,使术前设计多样化、手术安全化、操作精准化,使手术时间和副损伤显著减少,结果变得更加具有可预测性。根据蒙古族特颌面部解剖特点,结合患者对预期容貌的合理诉求,设计符合蒙古族民族特色的颅颌面部缺损修补模型,模拟契合蒙古族容貌特征的颅颌面部缺损畸形修复手术。患者方面可以更好的完成术前心理建设,提高术前沟通效率、围手术期安全性及健康依从性,并在可视化教学及远程医疗方面发挥作用,为青年医师提供更多学习方法。

关键词： 高校   跆拳道   虚拟现实技术   辅助   专项训练  

摘要： 目的:该研究通过对虚拟现实技术和跆拳道运动自身项目特点进行分析,将虚拟现实技术与跆拳道训练相结合,进行针对性辅助训练,以实验法来探究虚拟现实技术辅助训练方法在跆拳道训练中的影响。方法:该文主要运用文献资料法、问卷调查法、专家访谈法、实验法和数理统计法等研究方法,对虚拟现实技术应用于高校跆拳道队辅助训练的效果进行研究,通过实验法来验证虚拟现实技术辅助训练对跆拳道专项训练的影响。对实验进行8周合理化设计,实验前分别对男、女学生进行同质性检验,对学生的年龄、身体形态(身高、体重)以及基本身体素质(立定跳远、50m跑、坐位体前屈)进行测量和测试,在个体差异的范围内,确保实验组男生、对照组男生,实验组女生、对照组女生的各项指标基本一致。实验后一周对两组学生进行跆拳道训练内容的测试,对专项身体素质以及身体素质进行测试,通过实验组和对照组组内和组间对比来论证虚拟现实技术应用在高校跆拳道训练中的可行性。以期为今后虚拟现实技术结合体育训练(格斗对抗类项群训练)的研究与应用提供可行性参考。结果:(1)实验前对两组身体形态、身体素质进行同质性检验,结果显示两组身体形态和身体素质无明显差异,经过8周的训练后,实验结果得出虚拟现实技术辅助训练相与常规训练对学生身体素质的影响无明显差异(P>0.05)。(2)经过8周的虚拟现实技术辅助训练干预后,虚拟现实技术辅助训练可以有效地提升跆拳道专项素质中双飞踢的成绩(P<0.01);对高位横踢的成绩虽有提升,但与常规训练模式学生的成绩相比差异不显著(P>0.05)。(3)经过8周的虚拟现实技术辅助训练干预后对比两种训练模式下专项技术的测试成绩,得出虚拟现实技术对学生学习360°横踢、后旋踢和品势有十分显著地帮助(P<0.01),其中女生在品势方面虚拟现实技术辅助训练的效果优于男生。结论:(1)虚拟现实技术辅助训练能够有效提高跆拳道专项素质能力,且效果明显优于常规训练,其中对双飞踢影响最为明显。(2)虚拟现实技术辅助训练能够有效提高跆拳道专项技术,其中对女生品势提升效果显著。(3)通过问卷调查得出虚拟现实技术辅助训练在训练学习过程中可以充分调动学生学习的兴趣和积极性,增加练习密度,提高学习效率。(4)虚拟现实技术辅助训练能够使学生学习化被动为主动,培养自信心和自主学习的能力。

关键词： 虚拟现实技术   教育游戏   生物教学  

摘要： 在教育信息化改革持续深入的背景下,互联网+、人工智能、大数据等一批新技术不断涌现,加快了信息技术与教育教学的结合的步伐。教育是培养新型技术人才的重要手段,在教育和教学中融入新技术,更有利于培养适应现代社会的高素质人才。由于虚拟现实技术（Virtual Reality）所具备的交互性、想象性、沉浸性等特点,使其能够创设一种虚拟的学习情境。同时作为一种既具有数字化特征又兼具娱乐性和教育性的新型教育载体,教育游戏也得到了越来越多的专家学者的关注,并逐步将其运用在教育教学过程中。因此,凭借虚拟现实技术与教育游戏进行合理融合,运用教育游戏的游戏化学习方法,使抽象不易理解的学习内容能够具象到虚拟的学习环境中。根据《义务教育生物学课程标准》提到教师应充分借助网络信息资源和信息技术对生物课堂中的教学环节、方法进行优化,促进学生学习方式的转变。根据调查研究发现现有的生物的教学方式相对来说比较简单,教学过程中缺乏多媒体信息融合的方式,造成学生学习兴趣不高,学习效率较低。根据上述情况,本文将基于虚拟现实技术（Virtual Reality）,结合八年级生物教材内容,利用Unity3D等游戏开发引擎,开发设计一款教育游戏,应用于初中生物的教学过程中,使学生提高对生物知识学习的兴趣,激发其自主学习的动机,同时可以有效检验他们对重难点知识的领会和理解,以期为VR教育游戏和初中生物的有效结合提供帮助。文章主要研究工作包括以下几个部分。首先,在结合当前时代背景和相关政策文件的分析下,提出了利用虚拟现实技术的教育游戏与初中生物人体免疫系统知识点相融合的研究背景和意义,搜集查阅相关文献进行教育游戏的国内外研究现状的概述和比较并具体阐述了研究的主要内容和所采用的研究方法。通过文献的阅读了解当前教育游戏在国内外的研究现状并着重总括整理了虚拟现实技术、游戏和教育游戏的相关概念,阐述心流理论、情境化认知理论、游戏化学习理论等将其作为教育游戏设计实现的主要基础理论。通过发放问卷和访谈的形式对学生需求、教师需求、初中生物学科特点以及生物与教育游戏整合价值等方面进行详细阐述,将VR教育游戏与初中生物的结合进行了可行性分析。在前期调研的基础上,对游戏的总体设计框架进行了构建,利用游戏开发工具Unity3D对游戏的剧情、规则、界面及场景等方面的设计开发过程进行了详细的论述。最后,把VR教育游戏应用在初中生物的教学过程中,设置对照班和实验班,收集应用后的相关数据利用SPSS软件进行分析并对应用效果做出总结。根据研究得出的结果表明VR教育游戏能够在一定程度上提高学生对生物学科的学习兴趣和积极性,并且实验班的学生平均成绩比对照班的成绩要高,从后测成绩的标准差来看,实验班内部学生之间的差距得到了缩小。说明对于应用VR教育游戏对于提升他们的生物学习效果会有一定的帮助,尤其是对基础较薄弱的学生来说其效果更为显著。

关键词： 服务设计   迭代设计   虚拟现实技术   体验原型  

摘要： 近十几年来,服务业占我国国民生产总值的比重不断攀升,服务渐渐渗透到了人们生活的方方面面。与此同时,国内外设计研究热点也从产品设计逐步向服务设计发展。随着服务设计的不断发展,设计学界对服务设计相关理论、工具、流程及应用等均有了深入研究。目前学界对服务设计方案迭代设计中使用的原型的研究虽然较为丰富,但是多是基于各种实体原型的体验原型研究,鲜有应用虚拟现实技术开展服务设计原型体验与方案迭代的研究。本文正是致力于研究如何结合虚拟现实技术开展服务设计体验原型构建及其测试,从而完成方案的迭代设计。将虚拟现实技术应用于服务设计体验原型的构建,通过其较强的沉浸感、交互性和构想性的特点,使用户在测试时可以获得更真实的体验,从而在测试结束后得到更真实的体验评价。本文首先运用文献研究法、归纳总结法梳理现有的服务设计方案迭代设计方法。其次,探讨虚拟现实技术在软硬件以及应用方式上如何实现对服务设计体验原型的构建,提出基于虚拟现实技术的服务设计方案迭代设计的流程与方法,主要包括构建资源、项目开发、测试与迭代三个阶段。其中构建资源包括虚拟用户角色、场景、触点的构建,项目开发需要先设计虚拟体验原型脚本然后根据脚本开发,测试与迭代阶段要确定服务设计方案评价标准和方法再进行测试,整理分析评价结果从而产出迭代方案。接着,根据本文所提出的流程和方法构建了医院体检引导服务设计方案的虚拟现实体验原型,选择了5名被试,进行了体验原型测试。根据测试结论,验证了服务流程的可用性,优化了4个服务触点,经过2轮测试完成了该服务设计方案的迭代设计。最后,通过设计实践也验证了基于虚拟现实技术的服务设计方案迭代设计的流程与方法的可行性及有效性,为同类应用或深入研究提供思路与借鉴。

关键词： 虚拟现实   人口老龄化   室内大场景   三维数据传输   VR养老系统  

摘要： 随着我国科学技术的飞速发展,虚拟现实（VR）技术已经逐步渗入到了人们的日常生活之中,尤其经过2021年元宇宙元年之后,VR作为元宇宙的一大重要入口,在生活中的应用将不可或缺,各地市乃至国家层面也时刻保持着高度重视。当前我国的人口老龄化程度在逐步加深,为积极应对人口老龄化,需要围绕老年群体加大发展养老产业。而虚拟现实技术与养老产业相结合不仅为养老服务提供技术支撑,提升养老服务质量,改善养老环境,还为老年群体的生活增添乐趣与精彩,因此这一举措是非常有必要且具有可行性的。本文首先通过对现有关于养老服务结合虚拟现实技术的文献进行分析了解,发现虚拟现实技术能够很好的与养老产业中心理治疗和姑息治疗两个环节相结合,进而改善老人的负面情绪。于是便对虚拟现实技术在以上两个环节的应用进行了较为细致的综述,包括领域结合的背景和现状,主要应用方法和场景,所带来的益处以及存在的不足等。其次,文章针对实际应用过程中虚拟场景的搭建环节提出了创新性的增效方案。通过了解,老年群体大都表示希望能够多看看外面的世界,或者可以回到自己记忆深处一直留恋的场所,比如某些未曾去过的旅游景点或者回家等等,但却被现实中各方面原因所限制。因此对于内容制作,认为可以通过室内大场景三维重建的方式快速采集到比如老人们居住地的三维数据,从而进行虚拟场景的搭建。基于此本文设计了一个关于大场景三维数据快速传输的技术路线,通过神经网络与八叉树算法的有机结合,先将现实生活中场景的点云数据按物体类别进行分割,再将相同物体或者点云分布类似的物体进行空间上的对齐,最后再逐个对点云组分别进行八叉树压缩。在这样一整套流程处理之下,可以有效帮助提升数据在传输过程中的传输效率,进而可以更高效快速的让老年群体体验到为其专门定制的VR场景,经过实验也表明该技术路线是有效的。最后,本文结合文献知识以及所提出的三维数据传输方案,自主开发了一套旨在服务养老产业的VR养老系统。系统运用当前较为主流的几大软硬件,包括3d max,Unity和HTC Vive等来进行模型创建、环境渲染以及虚实交互,并通过相关测试手段验证了该系统能够正常运行的同时各虚拟场景配套的功能也都能够对应实现,且可以为老年人舒缓身心和锻炼身体起到一定的作用。

摘要： 如今,VR眼镜、裸眼3D等虚拟现实技术已经步入大众生活,为人们带来了惟妙惟肖的视听体验。倘若未来VR技术渗透到世间的每一个角落,将会是怎样一番图景?近期热议的元宇宙便是基于这一理念而产生的。元宇宙模糊了虚拟与现实之间的边界,使我们在居家隔离期间也能与朋友“面对面”聊天、足不出户地“亲身”欣赏世界各地的大好山河。然而,