基于Unity 3D的机构搭建虚拟实验研究与实践

机构搭建是“机械设计”课程的基础性实验。传统的实物实验存在生均设备少、搭建耗时长、过程评价不全面、无法满足疫情等突发情况下的教学需求等问题。文章以全过程实验考核为目标,借助虚拟现实技术,构建基于Unity 3D的平面机构搭建三维可视化交互场景,联动My SQL、Excel软件构建数据库,开发出集在线学习、虚拟搭建、运动仿真及综合考核“四维一体”的虚拟实验教学平台,不限时、多维度为师生提供沉浸式实验教学服务,提高了实验教学效果,降低了实验成本,为新工科应用型人才培养提供了有效途径,也为机械类虚拟实验教学改革提供了参考。

基于Unity3D的无人推土机路径规划仿真与验证

随着智能建造和建筑工业化浪潮的推进,土方工程机械智能化成为必然趋势。无人推土机研发引入路径规划方法至关重要,但其真机测试成本较高,传统路径仿真验证局限性明显。针对上述问题,采用三维虚拟仿真技术,分析路径仿真系统功能需求,基于Unity3D进行系统开发,搭建了较为完备的无人推土机路径仿真系统,有效验证路径规划算法的可行性。通过两类施工作业仿真,验证了系统的全面性和可靠性。结果表明,该系统能直观展示无人推土机路径规划仿真过程,动态可视化演示效果良好,具有较高的实用价值。

基于Unity的生产线可视化智能监控系统

针对自动化生产线存在的高效智能监控难题,设计了一种基于Unity的生产线可视化监控系统架构。对虚拟场景搭建、模型随动控制、虚拟生产线可视化等技术进行了论述,提出了一种基于权重的优先通信策略;对设备故障、转运干涉/卡顿、异物进入等异常状况,基于多源数据的差异进行分析和判断,形成了多源数据驱动下的智能监控方法。对于离散制造生产线上设备众多、数据异构带来的通信延迟问题,提出了复杂生产线的通信优先级和数据同步性,形成一套可行的生产线可视化智能监控解决方案。

基于Unity3D的兼容性站台门数字化培训平台研究

为解决车站运营人员和机电设备维修工程师在培训过程中无法从讲义文件中直观深入了解新型站台门设备兼容性站台门的机械结构和运动模式等问题,以兼容性站台门为研究对象,结合Blender软件的三维建模设计、Photoshop软件的UI界面控件贴图设计、C#平台运行的脚本语言编写,借助Unity3D研究开发出兼容性站台门数字化培训平台。该平台能够实现兼容性站台门机械结构三维沉浸式观察、运动模式仿真、设计文件查阅等功能,使车站运营人员和机电设备维修工程师更加深刻地理解兼容性站台门,提高了培训效率,从而提升其服务水平和技术水平,为车站运营和设备维保培训提供一定的参考价值。

Enhanced Unity for a Better Future

Through solidarity,the Global South can bring about changes in the global governance system to make it better respond to their interests Benefitting from globalisation and international cooperation,Global South countries have emerged as engines of the global economy,with ever-growing influence in technological innovation,green transition,and global cooperation.

Unity可视化编程在三维交互动画中的应用

随着时代的发展,科技与艺术的融合逐渐成为艺术设计领域的新浪潮。艺术创作不再局限于传统媒介。在创作中,艺术创作者为了实现一个创意原型,不仅仅需要设计灵感和艺术鉴赏的能力,而且还要具备专业媒体软件的操作能力,往往会涉及计算机编程知识。可视化编程的出现突破了艺术创作者难以着手计算机编程的壁垒,以Unity中的可视化编程为切入点,文章简要分析交互动画的制作逻辑及流程图,为高校艺术学生在制作交互动画提供一定的参考。

融合Unity3D的缆索起重机安全运行数字孪生模型构建方法

为降低缆索起重机(下文简称为缆机)运行的安全风险,分析缆机运行流程,提取缆机安全运行知识语义,通过物联网技术获取实时数据,利用3DS Max软件构建大坝缆机运行初始场景,实现孪生模型三维可视化,将模型导入Unity3D引擎,使用高清渲染管线对模型进行渲染,改善视觉效果,编写C#脚本对缆机运行全过程进行安全模拟仿真。研究结果表明:应用本文所构建的缆机安全运行数字孪生模型监测隐患与故障,综合准确率达到96.7%,可有效实现缆机运行过程的安全监控、参数化控制以及可视化展示。研究结果可为缆机施工过程的安全控制提供技术支持。

基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验系统

为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因火灾监测与远程自动控制救灾风门应急处置、内因火灾监测与温控胞衣阻化剂防灭火应急防控等人机交互试验实训;最后,建立综合评测的试验评价体系用于考核评估。结果表明:该试验系统具备虚拟现实沉浸性、交互性、构想性的技术特点,利于打造井下三维虚拟仿真场景,逼真展示矿井火灾演变过程;在试验与实训方面,可以突破传统模式在时间、空间、安全、资源等方面的限制,提供自主学习与多元评价方式。

基于Unity3D的工作面液压支架群组空间支护姿态数字孪生重构方法

煤炭是我国的关键能源,保障煤炭资源安全高效开采对我国具有重要战略意义。我国煤炭资源以井工开采为主,生产环境较恶劣且工人劳动强度大,智能化开采因其减人提效理念内涵成为我国煤炭行业高质量发展的必由之路。液压支架是井工开采关键支护装备,其支护性能同时受本体支护姿态及群组关联姿态影响。受井下复杂开采条件影响,液压支架支护姿态信息获取困难,因此如何智能精准地感知液压支架群组空间支护姿态是制约智能化建设的重大难题之一。为精准描述工作面液压支架群组空间支护姿态,首先分析了液压支架群组空间连接关系,建立了基于多杆双驱的液压支架自姿态感知模型和基于空间多线协同定姿的架群姿态感知模型,分析了不同求解策略对自姿态模型解算性能影响。随后借助三维互动平台Unity3D搭建了工作面液压支架群组数字孪生环境,开发了基于工作面真实场景数据驱动的可视化系统。最后,依托山东某矿对所述方法开展了工程验证,结果表明提出的液压支架群组空间支护姿态孪生重构方法能精确映射实际液压支架群组真实空间支护位态,解决了液压支架支护本体支护姿态信息易受现场振动干扰和支架群组关联姿态信息缺失难题。论文所提方法为工作面多智能体运行行为全场景虚拟再现及工作面智能化建设提供思路借鉴。

基于Unity 3D的农业机械虚拟拆装驾驶仿真平台开发

为实现农业机械学课程农业机械结构虚拟拆装与驾驶教学,应用Solidworks和3Ds Max创建与农业机械学课程教学内容匹配的农业机械三维模型,基于Unity 3D、结合X Dreamer可视化编程与C#脚本编程,开发人机实时交互农业机械拆装驾驶虚拟仿真开源平台。构建了平台总体框架与界面层级,阐释了平台操作页面、虚拟拆装模块、虚拟驾驶模块的设计流程与主要程序代码。用户可以在该仿真平台上进行虚拟拆装、虚拟驾驶和场景漫游,直观深入地掌握农业机械的复杂结构和运行原理等核心知识点,实现理论知识与实践知识的高度融合。该研究为虚拟拆装与驾驶教学仿真平台的开发提供参考。

电力施工中的杆塔组立基于Unity3D仿真系统的实现方式

电力施工中的杆塔组立是一项较为危险的任务,工作人员需要丰富的专业技能和经验。提出了一种基于Unity3D的杆塔组立仿真系统,该系统旨在帮助电力施工人员提高技能和熟练度,并减少由于人为错误造成的意外事故。通过该系统,用户可以模拟真实的杆塔组立场景并进行实时交互,使其能够更好地理解操作步骤、风险评估和安全要求。应用VR/AR技术对Unity3D游戏引擎的物理引擎和渲染技术做了充分的调研和分析,设计和开发了杆塔组装和拆卸的交互式场景和模型,并完成了用户界面的开发。最后通过初步的用户测试和详细的性能测试,证明了该系统的可行性和有效性。

基于Unity 3D的电梯事故应急演练系统设计

根据传统电梯事故应急演练存在安全隐患、花费开销大、受时空局限等特点,为了降低电梯事故发生率,针对电梯事故,提出了基于Unity 3D电梯事故应急演练系统设计方案,进行电梯事故应急演练系统整体功能模块设计。利用3DS Max建立三维模型,并对模型做出模型减面、材质调配、贴图渲染等优化操作。模型被导入Unity 3D后,进行虚拟场景搭建、图形用户界面(GUI)设计、脚本编辑。针对自动扶梯的挤压事故,介绍系统的演练流程和演练效果。实现应急演练系统总体功能,满足了演练人员的基本培训需求。

基于Unity3D的档案抓取机械臂仿真系统设计与实现

随着工业领域对无人化和自动化的需求增加,多自由度机械臂在工业领域应用越来越广泛。基于Unity3D设计了一个六轴机械臂仿真系统应用于实体档案管理领域,该系统允许用户通过软件界面对虚拟机械臂进行运动控制,并实现机械臂以及末端夹具和工作环境之间的碰撞检测,确保系统安全执行任务。系统采用UGUI实现交互界面,使用Unity矩阵、向量接口实现正逆运动学算法,并使用Articulation动力学组件实现运动控制。针对碰撞问题,采用BoxCollider组件及OBB相交检测算法。给出了基于Unity3D的仿真界面图,并通过实例验证该系统能够安全平稳地执行任务。

基于Unity 3D智能制造产线虚拟仿真实训系统研究与实现

针对智能生产线建设资金投入大、运行维护成本高、系统复杂,难以直观呈现产线集成原理、工作过程、设备结构,实训风险大且工位不足等痛点难点问题,以某实际智能生产线为原型,运用UG和3Ds Max对智能生产线全部设备进行模型构建及部分动作动画还原,利用Photoshop和Adobe Illustrator进行模型贴图处理和UI界面设计,利用Axure进行软件原型的设计,使用C#语言及Visual Studio完成代码编写,最终基于Unity 3D平台开发了一套沉浸感强、交互性好的虚拟仿真实训系统,使学习者能够直观、便捷地开展体验式学习,全面掌握智能制造的操作流程与运行原理,实现理论与实践、现实与虚拟的深度融合。

基于Unity的光电子技术虚拟仿真实验系统设计与实践

为增强光电子技术实验实践教学效果、激发学生的实践教学兴趣、解决传统光电子技术实验室受限于设备数量与场地等问题,文章搭建了光电子技术虚拟仿真实验系统。该系统科学地设置了虚拟仿真实验流程,利用3Dmax及Unity3D等建模软件构建了三维实验空间与光电实验仪器模型,并进行了界面和动画设计。在教学实践过程中,该系统不仅能很好地激发学生的学习热情,使其全面直观地掌握光电子技术实验的实验原理和实验技巧,而且能有效培养学生分析和解决实验问题的能力,为他们以后的学习和工作奠定了实践基础。

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。

基于Unity3D的光电效应虚拟仿真实验平台设计与开发

随着虚拟仿真实验教学进入2.0阶段,对虚拟仿真实验平台的开发提出了更高要求,光电效应实验具有专业性强、知识学习与科研探索相衔接的特点,对创新型人才培养具有重要意义,本文应用Unity3D软件完成光电效应虚拟仿真实验的开发,在Visual Studio开发工具集中完成C#脚本语言的撰写和驱动,借助可视化学习分析实现实验数据分布规律表征,呈现清晰直观的物理量关联关系,实现泛平台泛终端光电效应虚拟仿真实验平台开发,深入物理空间与虚拟空间融合,推动创新型人才培养由信息化向数字化转变。

基于Unity3D的草坪毯修补机器人半物理仿真系统

机电一体化纺织机械的研发普遍存在现场调试工作量大、周期长及成本高等问题,针对目前主流仿真软件存在的三维展示效果差,或实时性不足,或无法连接机械电子软件进行综合仿真等缺点,研究设计了一套半物理仿真系统。基于Unity3D虚拟现实引擎搭建了仿真平台,以仿真电路板为载体,实现了虚拟机械与控制系统间数据的实时交互;以草坪毯自动修补机器人为仿真对象,证明该半物理仿真系统具有较好的实时性及三维展示效果;通过输出修补机器人关键结构的运动时序图、空间轨迹图,验证了修补机器人机电系统的工艺仿真可行性,可替代部分现场调试工作,减少工作量、缩短研发周期、节约成本,提高设备的研发效率。

基于Unity3D的立体复合高速公路标志系统优化设计

高速公路改扩建后增加两侧立体层可以提高通行能力,但互通立交处常常会出现间距过短、流量过大、分流过多等问题,进而导致现有的交通标志无法满足驾驶人的指路需求。针对此问题,以深圳机荷高速为例,在常规标准方案基础上,设计了4种匝道指引标志提升方案,并使用Unity3D引擎开发出了相对应的立体复合高速公路互通场景,高速公路上的车辆第1次分流时驶出地面层,第2次分流可以驶入立体层,第3次分流接入其他互通高速。28名驾驶人使用外接交互设备在不同的场景中进行模拟驾驶,实验采集到了速度、加速度、车道位置等驾驶行为数据。通过计算不同指引标志设计方案中各影响区段内指标的逐点显著性,呈现出了各指标空间维度上的差异性,进一步分析表明,增加预告层级设置3 km预告标志能够帮助驾驶人及早感知前方匝道状况;设置车道指引标志可以提升车辆在匝道处的纵向和横向稳定性,便于驾驶人采取更好的换道策略;导航语音辅助能够提升驾驶人在立体复合高速公路匝道处的速度控制水平、出口换道意识和心理舒适程度。研究表明,Unity3D保真度高、交互性好、成本低,可以为复杂道路场景中驾驶行为的相关研究提供技术支持。同时,该研究也为高速公路改扩建工程交通指引标志设立提供了理论参考。

基于Unity3D与多源数据融合的机器人可视化监控方法研究

为满足工业机器人数字化转型和安全生产的急切需求,通过总结工业机器人智能监控现状,以UR10机器人为研究对象,从孪生建模、多源数据融合、数据可视化等方面入手,引入数字孪生虚拟映射方法,搭建虚实交互层,构建三维可视化监控数字孪生框架;结合机器人运动学,构建机器人数学模型,基于数字孪生五维模型通过Unity3D平台开发了工业机器人的三维可视化监控系统;通过可靠性分析对机器人可视化监控系统进行分析;最后试验验证了该系统的可行性,为工业机器人数字孪生监控系统的开发提供了理论基础。