Application of virtual reality in quantified analyses for cavernous sinus surgical approach

Objective To evaluate the utility of virtual reality system in quantitative comparison for cavernous sinus surgical approach. Methods Image data of CT and MRI scan performed in five adult cadaver heads was inputted into the Destroscope virtual reality system to build 3-D model of cavernous sinus.

基于滑模抗扰动观测器的PMSM无差拍预测控制

受温度及其它非线性因素影响,永磁同步电机(PMSM)运行过程中电阻、电感及磁链参数会发生变化,直接导致预测电流模型中电机参数与实际参数不符,影响系统控制性能。为提高系统参数的鲁棒性,针对一种三电平驱动的PMSM进行基于滑模观测器的参数抗扰动研究,电流内环采用等速趋近律滑模观测器来估计系统所受到的总参数扰动,并对模型电流预测控制器进行实时补偿;转速外环采用基于指数趋近律的滑模控制器实现;此外,针对传统预测电流控制中定子电流谐波分量大的问题,提出一种基于注入虚拟矢量的近似两电平SVPWM无差拍算法;最后,搭建Simulink仿真平台验证了所提控制理论的正确性与鲁棒性。

沉浸式虚拟现实赋能科学教育能有效提升学生的学习结果吗?--基于2011~2022年国内外44篇实证论文的元分析

当前,沉浸式虚拟现实(IVR)技术在教育领域的应用呈上升趋势。虽有大量研究探讨了IVR对学生学习结果的影响作用,但未聚焦到科学学科,也未对不同类型的学习结果加以区分。鉴于此,文章采用元分析方法,对国内外44篇相关实证研究文献进行定量分析,研究结果表明,整体而言IVR对学生的科学学习结果具有显著正向影响,但效应量较小(总效应量g=0.275);IVR对知识保持类和知识迁移类学习结果的影响均受教学方法调节,学段仅调节IVR对知识保持类学习结果的影响,测量方式仅调节IVR对知识迁移类学习结果的影响;IVR搭配预训练教学方法对陈述性科学知识的学习促进作用更显著;IVR搭配探究式教学时采用延时测量的方式更能发现知识迁移的效果。文章通过研究,期望从教学方法选择和教学效果测量两方面为IVR技术赋能科学教育提供启示。

高校思政课教学的具身化策略:理论缘起、虚拟仿真实践与未来进路

在具身认知理论的启发下,高校思政课教学应当重视学生身体的参与及身体与环境的交互,强调身心交融的具身体验,然而在过往教学实践中,却陷入重技术而忽略学生体知等“去身体化”的误区,由此反映具身化策略对于高校思政课教学实践的重要意义。这就迫切需要以具身认知为理论支撑,分析高校思政课开展虚拟仿真教学实践的具身性特征,并从情境创设、资源利用、信息转化等方面把握其中的作用逻辑,从而探索出高校思政课教学在“遵循具身规律、搭建动态场景、开展空间实训”中的未来进路。

Object-Oriented Modeling of Virtual Assembly Process

Virtual assembly is a Virtual Reality (VR) based engineering application which allows engineers to evaluate, analyze, and plan the assembly of mechanical systems. To model the virtual assembly process, new methodology must be applied. Based on the idea that the virtual assembly system is an event driven system, the interactive behavior and information model is proposed to describe the dynamic process of virtual assembly. Definition of the object-oriented model of virtual assembly is put forward.

多个轮式移动机器人沿同一轨迹曲线运动的编队控制研究

针对多个轮式移动机器人在狭长路段的编队运动,在领航-跟随法的框架下,研究了含输出约束的多个轮式移动机器人的编队控制设计问题。提出的控制策略可在系统受到外界干扰时,实现领航者和跟随者沿同一目标轨迹曲线运动并保持一定的距离。对于领航者,设计了基于动态跟踪目标的控制器,将原跟踪控制问题转化为对轨迹曲线曲率的跟踪。对于跟随者,基于运动中领航者与跟随者之间的几何关系,利用虚拟结构方法和障碍李雅普诺夫函数方法设计了一种鲁棒控制器,保证了跟随误差在一定范围,且使所有跟随者都能精确完成编队运动任务。数值模拟结果表明了所提控制策略的有效性。

基于在线分布式优化的虚拟电厂自趋优运行方法研究

虚拟电厂(virtual powerplant,VPP)需要在快速变化的运行环境下协同大量分布式能源(distributed energy resources,DERs)满足上级电网的调节需求。当前有关VPP优化运行的研究需在每一个控制时段消耗较多的运算与通讯时间,不易应对快速变化的运行环境。自趋优(self-approaching optimization,SAO)为VPP运行提供了全新的理念,主张在变化的环境中,以细粒度的时间间隔快速更新DERs,确保VPP不断趋近于最优的运行状态。为实现这一理念,该文提出基于在线分布式优化(online distributed optimization,ODO)的VPPSAO运行方法。首先,建立含非储能型DERs和储能型DERs的VPP运行统一模型;其次,通过模型松弛变换等技术依次解决时间耦合、空间耦合、变量快速更新、激励机制与自主响应等问题,形成基于ODO的自趋算法;进而,定义趋优间隙以量化算法可能产生的最优性损失,并从理论上证明提出的算法具有严格的趋优间隙上确界。以分布式光伏、储能及电动汽车等DERs为例构造测试VPP,与其他不同方法进行算例对比,验证SAO运行方法在约束满足、优化性能、计算效率等方面的优势。

虚拟教研室融入高校思政课建设的内在意蕴与实践进路

虚拟教研室是大数据网络时代衍生的产物.从思政课程建设的内在嬗变的逻辑来看,创设和构建虚拟教研室,根植于当代信息社会发展的历史语境,基于对人才培养新模式的性质、状况、特征、变化态势的科学分析,以及对传统实体教研室所据以的有限功能的深刻反思.虚拟教研室融入高校思政课建设的现实困境主要表现在教学方式亟需转变、融入思政课的教学实践有待拓展、网络生态环境仍需优化等,因此,应该从育人、管理、规范制度、技术等方面入手,进一步加强构建网络虚拟教研室实践平台以及深化虚拟教研室的育人成效.

产出导向法视域下VR辅助大学英语教学研究

产出导向法是第一个有中国特色的比较成熟的教学理论体系.在产出导向法的输出驱动环节、促成环节和评价环节中利用虚拟现实技术(VR)辅助英语教学,不仅有助于大学生增强学习代入感和获得即时个性化反馈,而且也有助于老师给学生提供寓教于乐的学习体验,能够有效增强课堂教学效果和激发大学生英语学习的内驱力,从而大大提高教学和学习效率.

积木式方法与试验金字塔的历史沿革与发展趋势

采用积木式方法构建试验金字塔是目前已经被广泛接受的用来完成大型飞机结构强度验证的基本手段。本文概述了积木式方法和试验金字塔的发展历程和趋势,介绍了不同型号的美军机在研制过程中所建立的强度验证试验金字塔的统计结果,并且从试验层级、对象、目的和类型四个方面比较了试验内容的数量与经费占比,由此来说明基础层级试验验证工作在强度验证试验金字塔中的重要性和经济性。通过对虚拟试验在强度验证工作中的发展趋势、应用和限制的介绍,为顺利完成相关的全尺寸部件和整机的强度验证提供可靠的保障手段。

基于XML的虚拟法异构数据集成方法研究

随着信息技术的发展,Web上的数据日趋成为当今数据的主流,但是Web上的数据多是异构的,而越来越多的人需要访问各种异构数据,为了满足这种需求,必须有一种系统能够支持异构数据集成。异构数据集成的方法有很多,给出一个基于XML的虚拟法异构数据集成系统体系结构,引入虚拟法,提出用虚拟法进行异构数据集成;最后引入数据清洗技术,能够较好地解决异构数据的集成。

基于3D虚拟与仿真技术辅助经皮微创治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨关节内骨折临床研究

目的 探讨基于3D虚拟与仿真技术辅助经皮微创治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨关节内骨折临床研究。方法 选择2021年9月-2022年9月中山南朗医院骨科住院部收治的SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折患者70例,随机分成两组,对照组35例患者采取外侧“L”形切口治疗,研究组35例患者采用3D虚拟与仿真技术微创治疗。术后比较两组患者置钉参数与实际值的差异,比较两组患者间载距突平均置钉数、螺钉分布、准确率、置钉用时、手术时间、术中出血量、伤口并发症发生率及骨折愈合时间和术后1年足功能Maryland评分,并收集数据,比较其临床效果。结果 研究组术中出血量、手术时间、住院天数以及骨折愈合时间均、总置钉数、平均置钉数、准确率、每钉置钉时间、每组置钉时间、术后并发症发生率均低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);随访1年后研究组患者疼痛评分、功能评分以及足功能Maryland总评分与对照组并无明显统计学差异(P>0.05)。结论 基于3D虚拟与仿真技术辅助经皮微创治疗SandersII、Ⅲ型跟骨关节内骨折可提升置钉质量和生物力学稳定性,改善患者的足功能恢复效果,但是该技术仍存在一定的技术缺陷,无法完全恢复骨折前的结构以及解剖学形态,另外图像的处理技术要求较高,需进一步提升技术支持。

联合入路中经额与经眶颧方向显露海绵窦手术的虚拟现实量化比较

目的通过虚拟现实系统建模和模拟,比较联合入路暴露海绵窦的手术中,经额和经眶颧方向的显微解剖特点。方法在Dextroscope虚拟现实系统中利用尸体头颅影像数据三维建模,构建颅中窝海绵窦的手术解剖模型。通过选取骨性标识点连线勾绘空间框架,分别模拟经额和经眶颧方向暴露海绵窦,测量比较框架内距离、面积和体积等数据。结果开颅骨窗三角和海绵窦术野三角之间的距离、到达海绵窦术野三角前的操作空间和经过脑组织体积比较结果为:经额方向>经眶颧方向;开颅骨窗三角面积、海绵窦术野三角面积、操作空间中暴露颅神经体积、经过海绵窦术野三角后磨除前床突体积和暴露颅神经体积比较结果为:经眶颧方向>经额方向,上述差异均有统计学意义(P<0.05)。经眶颧方向到达海绵窦前的操作空间中无需磨除前床突,不经过颈内动脉和大脑中动脉主干。经过海绵窦术野三角后暴露颈内动脉体积差异无统计学意义(P=0.770)。结论联合入路中经额方向在显露海绵窦位于颈内动脉内侧的病变具有优势,而利用经眶颧方向能更有效地显露颈内动脉外侧的病变。

经翼点入路和经颞下入路切除杏仁核的虚拟现实显微解剖比较研究

目的在构建虚拟现实解剖模型基础上,比较经翼点和经颞下入路切除杏仁核的显微解剖特征。方法 15例尸体(共30侧)头颅影像数据输入虚拟现实系统构建颞叶包含解剖结构的三维影像模型,绘制圆柱模拟翼点和经颞下入路显露杏仁核。观察、测量和比较路径中经过解剖结构情况。结果翼点手术路径中,脑组织、大脑中动脉、蝶顶窦所显露体积:前缘>后缘;路径所显露体积:后缘>前缘。颞下手术路径中,路径和脑组织所显露体积:前缘>后缘。针对杏仁核前缘和后缘,手术路径和脑组织所显露体积:翼点入路>颞下入路。数据间差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论虚拟现实三维影像模型有助于量化比较不同手术入路显露杏仁核的过程中,术野暴露和手术创伤情况,为微创手术提供指导信息。

母线负荷预测中的自适应预测技术及其实现

负荷波动频繁、变化模式复杂是母线负荷的重要特点。如何自适应地进行预测模型的选择和模型参数的调整,从而获得更加准确的预测结果,始终是一个研究热点和难点。文章提出了一种基于虚拟预测思想的自适应母线负荷预测技术。通过分析自适应预测的基本问题,建立了母线负荷预测自适应技术的抽象统一框架,阐述了自适应预测技术的整体流程,并给出了自适应预测技术的详细数学描述与实现方法。算例分析表明,应用自适应预测技术,实际预测的效果得到显著提高。

论5G时代虚拟出版的发展进路与盈利模式

5G时代的虚拟出版发展进路,主要表现在逻辑进路、技术进路、引领进路、身份进路等方面。逻辑进路是出版载体与出版符号的“瞬合长离”,技术进路是出版载体“容量”与传显“速度”的技术突围,引领进路是进一步强化从“精英引领”走向“草根引领”的倒置模式,身份进路是从“文稿编辑”到“数字编辑”的角色转型和内涵赋能。5G时代虚拟出版的盈利模式则主要表现在“付费墙”模式升级、“生活家”式经营创收和“大出版”产业链条形成等方面。值得注意的是,在虚拟出版的商业化进程中,还有一股逆商业化潮流,那就是“开放获取”。

内蒙古白云鄂博稀土资源开发利用生态环境影响成本分析

稀土资源开发利用所造成的环境污染和生态破坏严重制约了我国稀土行业的可持续发展。本文以白云鄂博稀土资源开发为例,在定量分析包头稀土采选冶过程中的废气、废水、废渣等污染物排放情况的基础上,开展稀土资源开发环境成本分析,并以2010年为基准年进行基于虚拟治理成本的定量计算。结果显示,2010年白云鄂博稀土资源开发利用总环境外部成本为11 652.1万元,折合到每吨稀土产品(REO)为2 335元。虽然受数据、研究方法的限制和参数选取的准确程度的影响,本次核算结果具有一定程度的不确定性,但是本研究结果可以为实现稀土资源的合理开发、价格制定以及环境保护提供参考依据。

用约束条件进行解耦的喷浆机器人大臂动力学方程

喷浆机器人的大臂是一闭链机械机构,根据其结构特点,用虚拟弹簧法结合拉格朗日公式,建立了喷浆机器人大臂的动力学方程。通过进一步分析大臂的运动轨迹特点,给出了它特有的约束条件,并由此得到了解耦的喷浆机器人大臂的动力学方程,为其运动分析和控制提供了理论依据和基础。

全景视频的信息组织和实现方法

全景视频不是一般意义的虚拟现实，它提供了一种新型的时空信息组织形式。这种基于实景图像的全景视频，具有广阔的应、用前景和研究价值．本文介绍了全景视频的概念和表现方式，以及利用全景视频技术来构造虚拟现实环境的方法，并提出了实现全景视频的具体方法步骤。

经乙状窦前入路的脑干腹侧区微创手术的虚拟解剖学研究

目的在虚拟现实系统中探讨乙状窦前入路显露脑干腹侧的微创手术路径解剖特征。方法对15例尸体头颅行头颅CT和MRI扫描,影像数据输入虚拟现实系统构建颈静脉孔区三维解剖模型,选择骨性结构和颅神经出脑干处的标志点绘制圆柱模拟经岩骨乙状窦前入路显露脑干腹侧的手术路径,观察测量和比较显露脑干腹侧不同部位的路径中解剖结构空间构筑情况。结果模拟经岩骨乙状窦前入路显露脑干腹侧的路径中清晰显示所包含的神经、血管等解剖结构的空间层叠顺序,三维影像模型中所测路径中岩骨骨性结构体积:路径b>路径c>路径a,后组颅神经体积:路径c>路径b>路径a,路径a中包含静脉和小脑前下动脉体积最大,面听神经复合体体积:路径b>路径a,面神经垂直段体积:路径c>路径a,差异均有统计学意义(P<0.05)。路径中迷路体积路径b和路径c比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论虚拟现实系统有助于理解乙状窦前入路显露脑干腹侧不同靶点时途径骨性结构、神经、血管等的空间构筑关系。