第一章整體概述戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS1.1機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計概述1.1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介1.1.2機械裝備虛擬設(shè)計的基本概念1.1.3機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用1.2常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具1.3

Unity3d開發(fā)基礎(chǔ)知識1.4典型機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計對象第1章整體概述1.1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造3教育醫(yī)療工業(yè)達摩克利斯之劍綜合性技術(shù)虛擬世界實時交互第1章整體概述1.1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4“3I特征”第1章整體概述1.1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造5虛擬現(xiàn)實桌面式虛擬現(xiàn)實分布式虛擬現(xiàn)實增強式虛擬現(xiàn)實沉浸式虛擬現(xiàn)實第1章整體概述1.1.2機械裝備虛擬設(shè)計的基本概念戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6提供多媒體、交互式的三維設(shè)計環(huán)境沉浸性簡便性實時性多信息通道多交互手段第1章整體概述1.1.3機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6空客公司RHEA實驗室西門子ProcessSimulate虛擬現(xiàn)實應(yīng)用第1章整體概述1.1.3機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6徐工集團基于MapleSim的高空作業(yè)平臺開發(fā)鄭煤機虛擬仿真技術(shù)平臺第1章整體概述1.1.3機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計的應(yīng)用戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械裝備設(shè)計中的應(yīng)用不斷拓展，無論是在國內(nèi)外，虛擬設(shè)計都為產(chǎn)品的研發(fā)、制造、裝配和維護等環(huán)節(jié)帶來了顯著的效率提升。通過虛擬現(xiàn)實，設(shè)計團隊可以在虛擬環(huán)境中模擬和優(yōu)化各個設(shè)計階段的細節(jié)，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，同時降低成本和風險。目錄CONTENTS1.1機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計概述1.2常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點1.2.2Unity3d與UnrealEngine的對比與選擇1.3

Unity3d開發(fā)基礎(chǔ)知識1.4典型機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計對象第1章整體概述1.2常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造3工欲善其事必先利其器工具選擇是虛擬現(xiàn)實開發(fā)的關(guān)鍵第1章整體概述1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4Unity3dBlenderCRYENGINEUnrealEngineA-FrameMaya建模與動畫的專業(yè)之選細分場景工具高端圖形渲染之王靈活高效的跨平臺引擎游戲引擎Web框架建模工具第1章整體概述1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造5光線追蹤Lumen全局光照可視化腳本ChaosPhysicsUnrealEngine界面視覺盛宴：超凡的圖形渲染能力高效開發(fā)：藍圖可視化編程跨平臺兼容：一鍵部署，多元發(fā)布社區(qū)支持與資源豐富實時協(xié)作與版本控制前沿技術(shù)的集成與支持ControlRig第1章整體概述1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6圖形渲染跨平臺支持功能PhysX物理引擎Timeline動畫工具Unity3d界面強大的圖形渲染能力多平臺支持和強大的跨平臺兼容性強大的物理引擎豐富的動畫工具提供了VR開發(fā)優(yōu)化工具XRInteractionToolkit第1章整體概述1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造7粒子特效曲面建模Eevee和Cycles流體模擬Python腳本Arnold渲染器運動捕捉Python和MEL腳本動畫建模工具強大內(nèi)置渲染引擎物理模擬特效功能支持腳本編寫骨骼綁定第1章整體概述1.2.1常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具及特點戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造8簡單易用HTML和JavaScriptAPI有助于快速上手組件豐富生態(tài)系統(tǒng)完善，滿足多樣化應(yīng)用場景跨平臺桌面、移動和VR頭顯都能順暢運行靈活開發(fā)適用于培訓(xùn)展示、遠程協(xié)作等多種場景視覺逼真高質(zhì)量材質(zhì)系統(tǒng)呈現(xiàn)超真實畫面實時編輯基于Sandbox編輯器實時編輯預(yù)覽交互真實流體模擬和物理交互營造真實虛擬環(huán)境高效兼容具備跨平臺兼容性和性能優(yōu)化工具第1章整體概述1.2.2Unity3d與UnrealEngine的對比與選擇戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造9Unity3d跨平臺支持和開發(fā)成本編程語言和開發(fā)工具VR和AR生態(tài)系統(tǒng)資源和社區(qū)支持3D建模和動畫制作UnrealEngineUnity3d具有更好的跨平臺支持，可輕松部署開發(fā)應(yīng)用至多種平臺;Unity3d的開發(fā)成本更低，學(xué)習(xí)曲線更為平緩Unity3d使用C#作為主要的編程語言，易學(xué)易用；UE使用C++作為主要的編程語言，具有更高的學(xué)習(xí)曲線和復(fù)雜性。Unity3d對VR和AR的生態(tài)系統(tǒng)支持更加全面；UnrealEngine的VR和AR支持也很強大，但生態(tài)系統(tǒng)不夠成熟。Unity3d開發(fā)者社區(qū)更龐大、資源庫豐富;UnrealEngine的社區(qū)規(guī)模較小，可用的資源和插件相對較少，開發(fā)存在挑戰(zhàn)。Unity3d建模較弱，但對機械設(shè)備能夠滿足需求，且可以創(chuàng)建高質(zhì)量的動畫效果;UnrealEngine的建模工具更強大。目錄CONTENTS1.1機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計概述1.2常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具1.3

Unity3d開發(fā)基礎(chǔ)知識1.3.1Unity3d主界面1.3.2游戲?qū)ο笈c組件1.3.3場景與資源管理1.3.4腳本編輯1.3.5圖形與效果1.4典型機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計對象第1章整體概述1.3Unity3d開發(fā)基礎(chǔ)知識戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造3跨平臺支持良好編程語言易學(xué)易用資源和社區(qū)支持豐富VRAR第1章整體概述1.3.1Unity3d主界面戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4場景面板屬性面板層次面板項目面板第1章整體概述1.3.1Unity3d主界面戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造5可通過右上角的“Layout”選項更改Unity3d主界面的布局第1章整體概述1.3.2游戲?qū)ο笈c組件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造6GameObject(游戲?qū)ο?Light(光源)Camera(相機)Effects(效果)UI(用戶界面)3DObject(3D對象)平行光源點光源放射光源區(qū)域光源粒子系統(tǒng)拖尾線條Canvas(畫布),Image(圖片),Text(文本),Button(按鈕)等立方體球體膠囊體外部模型第1章整體概述1.3.2游戲?qū)ο笈c組件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造7(1)Transform

(變換)所有游戲?qū)ο蠖加幸粋€Transform組件，它包括位置、旋轉(zhuǎn)和縮放信息。通過變換，可以控制3D對象在三維空間中的位置、方向和大小第1章整體概述1.3.2游戲?qū)ο笈c組件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造8(2)Renderer

(渲染器)用于處理游戲?qū)ο蟮目梢暬Ｐ汀⒉馁|(zhì)和光照用于處理游戲?qū)ο笾g的碰撞檢測，影響物體之間的物理交互(3)Collider

(碰撞器)第1章整體概述1.3.2游戲?qū)ο笈c組件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造9(4)Rigidbody

(剛體)添加剛體組件可以使游戲?qū)ο笫盏轿锢硪娴挠绊懀缡艿街亓Φ淖饔玫?章整體概述1.3.2游戲?qū)ο笈c組件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造10(5)Scripts

(腳本)通過腳本可以添加自定義的邏輯和行為，腳本通常使用C#語言編寫第1章整體概述1.3.3場景與資源管理戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造11(1)場景場景是Unity3d中組織內(nèi)容的基本單位，包含各種元素，如游戲?qū)ο蟆⑾鄼C、光照等，如左圖所示場景中的元素與層次面板中的物體一一對應(yīng)，可以在層次面板中進行管理，如右圖所示。相機光源游戲物體第1章整體概述1.3.3場景與資源管理戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造12(2)資源資源是Unity3d中用于構(gòu)建場景的各種元素，如模型、材質(zhì)、紋理、音頻、動畫等。資源可以通過Unity3d中的資源管理器導(dǎo)入到項目中。模型材質(zhì)紋理第1章整體概述1.3.4腳本編輯戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造13(1)選擇腳本語言C#JavaScriptBooUnity3d支持多種腳本語言，包括C#、JavaScript、Boo等。其中，C#是官方推薦的語言，也是最常用的選擇(2)創(chuàng)建腳本第1章整體概述1.3.4腳本編輯戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造14(3)編輯腳本將編輯器設(shè)置為VisualStudio跳轉(zhuǎn)到VisualStudio中進行編輯第1章整體概述1.3.4腳本編輯戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造15(4)編寫代碼在VisualStudio中編寫腳本代碼掛載腳本后的實際運行效果第1章整體概述1.3.5圖形與效果戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造15(1)渲染引擎(2)材質(zhì)和著色器(3)光照和陰影(4)粒子系統(tǒng)(5)后期處理目錄CONTENTS1.1機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計概述1.2常用虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具1.3

Unity3d開發(fā)基礎(chǔ)知識1.4典型機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計對象1.4.1煤礦綜采裝備的典型性1.4.2綜采三機的結(jié)構(gòu)與功能第1章整體概述1.4典型機械裝備虛擬現(xiàn)實設(shè)計對象戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造3農(nóng)業(yè)機械建筑機械工業(yè)機器人交通運輸?shù)?章整體概述1.4.1煤礦綜采裝備的典型性戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4煤礦綜采裝備，是指在煤礦開采過程中使用的成套自動化機械設(shè)備系統(tǒng)。其核心裝備群為由滾筒采煤機、液壓支架、刮板輸送機構(gòu)成的“綜采三機”第1章整體概述1.4.1煤礦綜采裝備的典型性戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4液壓支架具有四連桿機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)直線運動、旋轉(zhuǎn)運動等多種運動形式之間的轉(zhuǎn)換，同時也和能夠傳遞和轉(zhuǎn)換力量，在多個領(lǐng)域具有典型性。直線運動傳遞和轉(zhuǎn)換能量連桿機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動第1章整體概述1.4.1煤礦綜采裝備的典型性戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4采煤機結(jié)構(gòu)中涉及的鏈傳動、減速箱、油缸等在機械裝備中均十分常見，也能夠在一定程度上代表具有類似結(jié)構(gòu)的機械裝備。第1章整體概述1.4.1煤礦綜采裝備的典型性戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4浮動推移機構(gòu)，具有類似機械臂的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，能夠簡化為圖中展示的工業(yè)機器人模型。工業(yè)機器人模型的廣泛應(yīng)用對于研究對于其他機械裝備具有很強的借鑒價值。第1章整體概述1.4.2綜采三機的機構(gòu)與功能戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4綜采三機并不是各自獨立運行的，它們之間存在著一定的耦合運行關(guān)系。第1章整體概述1、液壓支架戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4液壓支架主要由執(zhí)行元件、承載結(jié)構(gòu)件、推移裝置、控制系統(tǒng)和其他輔助裝置組成。液壓支架的動作通過液壓系統(tǒng)將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，再通過執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能。第1章整體概述2、滾筒采煤機戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團隊-重型高端裝備制造4采煤機主要由電動機、牽引部、截割部、和附屬裝置組成。此外，采煤機內(nèi)的調(diào)高油缸還可使搖臂連同滾筒升降，調(diào)節(jié)采煤機的采高。第1章