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机器人智慧工厂虚拟仿真技术

作者：金自力摘要：该文主要介绍机器人智慧工厂虚拟仿真技术，首先介绍该项技术的关键技术点，然后介绍该项技术主要解决智慧工厂以下两方面的问题：即以机器人为主体的智慧工厂从细胞单元到生产线，从售前方案环节到交付实施过程中的虚拟样机验证，以及提供离线编程底层的仿真数字化环境。

1.前言

虚拟仿真（Virtual Simulation）是智能制造领域的一门新兴技术，该技术在计算机上通过CAD／CAM／CAE等技术将产品信息集成到计算机提供的可视化虚拟环境，在实际产品制造之前实现产品的仿真、分析与优化过程。

机器人智慧工厂虚拟仿真是智能制造的重要环节，可应用于生产线节拍控制分析、机器人运动控制、动力学分析、轨迹和路径规划离线编程、机器人与工作环境的相互作用等方面。随着目前智能数字化制造及工业4.0等先进制造技术的发展，机器人智慧工厂虚拟仿真也成为围绕产品生命周期管理(PLM)的整个数字化设计、验证及制造环境的重要组成部分。研究与开发机器人智慧工厂虚拟仿真系统，可以在虚拟环境中完成以上方面的研究工作，为机器人智能制造的发展提供新的手段。

2.机器人智慧工厂虚拟仿真技术

机器人智慧工厂虚拟仿真技术涉及多个系统的运动学与动力学建模理论及其技术实现，是基于数字和运动控制建模、仿真、信息管理、交互式用户界面和虚拟现实的综合应用技术。在智慧工厂设计的初级阶段——概念阶段就可以对整

个系统进行完整的分析，观察并实验各组件的相互运动情况。通过系统虚拟仿真软件在相应虚拟环境中真实地模拟生产线的运动和节拍，在计算机上可方便地修改设计缺陷，仿真不同的布局方案，对生产线系统进行不断的改进，直至获得最优的设计方案以后，再做出物理样机。

虚拟仿真的设计方法体现出并行工程的概念和思想，是今后智能制造技术的发展方向。与传统方法相比具有诸多优势，即在智慧工厂设计时期即确定关键的参数，更新产品开发过程，缩短开发周期、降低成本和提高产品质量。

机器人智慧工厂虚拟仿真的关键技术包括以下方面：

1）系统集成性

机器人智慧工厂虚拟仿真解决方案涉及到多方面的技术，虚拟仿真执行环境需要在不同的系统间进行转换，其集成性包括以下方面：

●导入在CAD中建立的机器人与生产线组件的三维模型，加入机器人运动学与动力学分析算法。

●虚拟仿真中的流动节拍，机器人和外部轴的载荷速度，可达性等数据传递给分析模组，轨迹和路径规划的拓扑数据传递给离线编程模组，处理后的分析结果回传给虚拟仿真进行验证；

●生产线PLC，机器人下位机控制系统，IO的信号等数据上传，与虚拟仿真系统进行集成。

2）组件模型的参数化和数据库

通常一个智慧工厂的组件大约在5万到10万个（不含重复组件），大量重复使用的模型可以参数化并形成组件库，

可以更快捷的变更组件和规划布局，大幅减少工程师CAD建模和增加运动算法

的时间。

3）可视化与交互性

机器人智慧工厂虚拟仿真系统提供了良好的模型显示环境，使操作者有高真实性的沉浸感。由于具有可视化方面的优势，在布局规划过程中工程师团队可交互式探索智慧工厂的功能，充分将自身的经验和能力结合到计算机的虚拟仿真的设计过程中。

图1 机器人生产线虚拟仿真软件HedraCAM

3．工业机器人的虚拟样机构建

机器人虚拟样机将机器人技术与虚拟仿真技术相结合，针对于机器人设计与制造过程中的运动学、动力学分析，轨迹和路径规划，机器人与工作环境的相互作用等技术内容进行研究与系统开发，在虚拟环境中完成机器人的设计、分析及虚拟生产过程的实现。系统的具体构成如下图2。

机器人虚拟样机的核心功能是提供用于在计算机上进行机器人设计与开发的虚拟环境，其主要功能有以下方面：

1）可视化环境

建立可视化环境是虚拟仿真系统的基础工作，机器人的虚拟仿真可视化环境使得操作者可直观、高效地在计算机上进行机器人的设计与开发，良好的环境可使操作者方便地将自身经验和知识随时融入系统。

在虚拟仿真开发的不同阶段，机器人CAD模型在结构上有所不同。在虚拟样机初期的概念性设计阶段，机器人CAD几何模型可能较为粗略，只为满足当前设计需要，某些详细的几何结构可不必建模；在详细设计阶段，样机经过反复验证与完善，系统得到优化后的几何数据，可对样机进行详细的几何建模，形成用于仿真的机器人虚拟样机。

图3 中电熊猫新款机器人Panda 7400虚拟样机

2）机器人本体的动作仿真

从CAD模型中提取的机器人几何数据并不带有运动控制算法，需要根据机器人本体结构，包括各部分的几何结构与参数、关节数量、类型等因素，通过对运动方程的正向和逆向求解，在数模上增加运动分析，同时在运动分析过程中还可实现对机器人的运动空间分析，工作轨迹规划，碰撞、干涉校验等进行仿真研究。

图4 一段用Python写的6关节机器人运动算法

3）外部轴的动作仿真

通过在虚拟仿真系统中加入外包轴的数模和物理信息，如变位机的转速和惯量、滑轨的线速度等物理因素，进行动力学分析后进行耦合。

4）机器人下位机控制系统仿真

虚拟仿真可提供机器人控制系统仿真环境，机器人下位机虚拟机与虚拟仿真系统建立网络数据接口进行实时通讯，对控制系统进行测试，在这一方面虚拟仿真比物理样机具有明显优势。各种控制方法可直接作用于物理样机，高效省时，无需担心错误的控制方法造成样机的损坏。

图5 Staubli机器人下位机虚拟机仿真

总之，机器人虚拟样机具有如下技术特点：

1）提供机器人仿真研究的集成系统和数字化机器人设计、验证环境机器人虚拟仿真系统提供包含数字化建模、可视化的运动过程实现、运动学分析、控制系统仿真在内的统一数据平台，使各部分之间的仿真及分析结果及时、高效率地互相加以利用，提供数字化的研究环境。

2）构成数字化虚拟制造环境的有机组成部分工业机器人是制造系统中的基本工作单元，机器人虚拟仿真系统能够有效融入上一层次的数字化加工制造环境，满足虚拟制造环境中机器人工作单元上层的生产线仿真、数字化工厂要求，构成数字化机器人生产线的基础与有机组成部分。

4.机器人智慧工厂虚拟仿真系统对离线编程技术的促进

离线编程的效果是通过虚拟仿真来验证的，离线调试程序最直观有效的方法是在不接触实际机器人及其工作环境的情况下，利用虚拟仿真技术模拟机器人的作业过程，提供一个与机器人进行交互作用的虚拟环境，将机器人仿真的结果以图形的形式显示出来，直观地显示出机器人的运动状况，从而可以得到从数据曲线或数据本身难以分析出来的许多重要信息。

智慧工厂的离线编程系统非常复杂，并非只对一个细胞单元的机器人单体做轨迹路径规划，通常一条生产线由多个机器人，工装夹具上下料系统，传送带，AGV，人员等有机构成，这些组件的运动都需要编程，每个组件编程后还需要互相建立通讯联接，这样才能让整个智慧工厂有序运转起来，智慧工厂虚拟仿真能模拟所有组件的运动，对离线编程模块进行数据反馈，找出不匹配的因子加以修正。

图6 HedraCAM机器人生产线的离线编程

5. 机器人智慧工厂虚拟仿真系统实现的技术手段

5．1采用高水平的几何建模工具

三维CAD软件如CATIA、Pro／E、UGS及SolidWorks等都可以建立高逼真度的虚拟仿真几何模型，但对于机器人智慧工厂虚拟仿真系统这些CAD建模数据有先天的缺陷，最重要的问题就是数据格式庞大，一个智慧工厂通常有5万个以上组件组成，如果采用CAD软件产生的模型进行堆积，大部分智慧工厂的数据都已经超出了计算机的硬件极限。

Google SketchUp是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，数据格式短小精悍，适合互联网抓取,非常合适建立智慧工厂虚拟仿真系统的几何建模，Googl e公司还建立的庞大的3D 模型库，集合了来自全球各个国家的模型资源，形成了一个很庞大的分享平台，这些模型可以下载后转换成智慧工厂虚拟仿真系统的组件库。

5．2机器人智慧工厂虚拟仿真系统的开发工具

机器人虚拟仿真系统的开发工具主要分两类：一种是采用通用的软件开发工具，另一种是专业的虚拟仿真开发软件。

通用软件开发工具目前较常用的是C++，特点是软件针对性强，解决设计者具体问题。但要建立样机的运动学、动力学研究等必需的详尽而正确的模型，需耗费大量时间和精力。

Python是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，在机器人运动学方面使用比较普遍，Python语法简洁而清晰，具有丰富和强大的类库。能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。Python提供了丰富

的API和工具，以便程序员能够轻松地使用C语言、C++来编写扩充模块，比如虚拟仿真的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C/C++重写，而后封装为Python可以调用的扩展类库。

Adams、Envision等是商业虚拟仿真开发工具，可建立简单的几何模型或从外部CAD软件导人已建立完毕的机器人几何模型，系统提供运动学、动力学等方面的仿真功能，建立机器人虚拟仿真设计与优化环境，并具有完善的仿真结果数据处理能力。

6. 结束语

机器人智慧工厂虚拟仿真技术对于智能制造非常重要，该项技术的研究和开发，一方面拓展虚拟仿真技术的研究与应用范围，同时在虚拟环境下对机器人产品的设计与分析也是今后数字化设计、制造的发展方向。在智慧工厂构建中通过应用虚拟仿真技术，可使工程师在计算机就能分析与优化过程，有效地进行智慧工厂系统评估，在工厂建设之前提供最优化的设计产品。

虚拟仿真技术及其军事应用

虚拟仿真技术及其军事应用作者摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型：（1）世界之窗（Window on World

《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准

《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准制定人：高亮制定时间：2016年10月批准人：批准时间：适用专业：工业机器人技术专业课程类型：建议学时：102 学分：8 本课程旨在提高学生在机器人方面的综合素质，着重使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能，初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力；在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育，使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风，为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。一、课程分析（一）教学计划的制定和教学内容的选取根据培养应用技能型人才总目标，制订本专业教学计划，课程的教材配套，教学、实验、实训、课程设计大纲和指导书等教学文件齐全，近几年来引入了现代教学技术手段，已初步建设、形成了具有特色的全套课堂教学和实验教学课件。根据该课程的基本教学要求和特点，结合学时的安排，从教材的整体内容出发，有侧重地进行取舍，筛选出学生必须掌握的基本教学内容，较好地解决了教学中质量与数量的矛盾。通过本课程的学习，使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理；掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带轨道或变位机的机器人系统创建于应用，以及RobotStudio的在线功能，具备使用RobotStudio仿真软件的能力和针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力，为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。（二）教学方法分析 1、本课程适宜采用理论、实践一体化的教学方法。坚持理论联系实际，突出实际上机训练，切实保证技能训练教学的时间和质量。

应用到汽车中的虚拟仿真技术

虚拟现实简称VR也泛指“计算机模拟仿真”或者“虚拟世界”。为了建立这个虚拟环境，高性能计算机将大量的数据转化为立体的三维图像，给观察者像在现实世界中同样的视觉感受——虚拟世界看上去是真的。实际上这样的虚拟环境可以独特地取代许多领域和运用的现实环境，如果它适用于模拟一个详细定义的现实环境。汽车的虚拟未来已经起步网络世界已经从简单的程序发展到十分严谨、意义重大的工业化工具。使用者可以在虚拟环境中漫游，实时交互甚至可以改变他周围的虚拟世界。现代虚拟现实视觉系统有通常被称为自动沉浸式虚拟环境或简称为CAVE ——一个电子化沉浸式环境，在这个环境中观察者被最多六面实时投影画面的墙体包围。使用者戴上特殊的立体眼镜后就可以看到一个他所处虚拟环境的空间三维影像。从初步概念到系列产品——前所未有的快速和高效虚拟仿真在当今的汽车工业是不可或缺的。当原来建立的一些原型样机进行组件高级测试时，现在规划师、设计师和工程师在同一个数字模型上工作，在屏幕上优化这个模型，如果有必要，将模型数据通过数据线同时传输到全世界各地。这样减少了研发成本，特别加速了研发过程，提供了更快的市场化时间。虚拟现实更深远的优势在于使用者可以在最初的时间点上及时评估不同变量—甚至是最初为表达一个设计新概念的参数可以在虚拟现实中显示出来，为虚拟仿真提供了数据。牢固地掌握这种计算机辅助仿真技术是宝马设计团队将原来开发新车型所需的6年时间缩短为现在2年半的先决技术条件之一。汽车成为虚拟事物为了测试新车的设计和概念，虚拟现实工程师将计算机中保存的数据收集起来，并在这个基础上构建初步3D模型。在这个过程中，计算机将整车数据细分为三角面体也就是多边形体。也就是说，计算机向虚拟网络中添加了描述汽车设计和布置几何元素的网格体。然后特定的色彩和表面特征根据它们实际特征和属性被赋予各个单独的部件。最后，向观察者实时地从各个视图和透视方向展示高度真实的设计结果。在江衡仿真看来，虚拟仿真的高超之处生成虚拟环境运用的复杂方法符合明确的意图：提供一个清晰的蓝图替代一大串繁杂的数据，创造一种人们易于感受的视觉形式。如果这些数据全部以数字和图表的方式作为列表印在纸上，没有人将对自己所见的东西有所概念。所以数据只有转化为三维展示模型，它能够整合人类大脑独特的能力来利用大型、高性能计算机的计算能力直观地处理图片。然而在很多领域，单纯的视觉表达是不充分的—例如评估汽车的声学、控制功能和安全性方面或者其单个组件。在这种情况下，一切依赖于组件所使用的材料及其属性。在彻底的分析之后，计算机提供了大量的具有高标准精度的描述未来汽车的信息。工程师可以在虚拟环境中从各个角度观察考虑汽车，解剖汽车任何他想要观察的部位，行为测量，在汽车中漫游，放大或缩小图像的大小。运用相应的软件，他甚至可以在虚拟现实中驾驶汽车，检查这个过程中产生的噪音和声响。另外（这实际上是VR的高超之处）他甚至可以直接在虚拟环境中驾驶虚拟车或者说是一个驾驶模拟器，从而在虚拟道路上测试特定技术部件的质量和特征却不危及其他的道路使用者。最后，至少包括整车的破坏性试验现在也能在虚拟环境中实施。超级计算机为了利用全部的设备，成熟、高度专业的软件是必需的。实际上宝马研发创新中心的虚拟现实技术中心（VRC）有极其庞大的具有特殊功能的玻璃显示墙，其中又隐藏着极强能力的计算机：一台计算机并联了几个处理器来处理庞大的数据集群，大型投影仪以投影到投影墙毫米以下的精度来传输图像。戴上特殊的立体眼镜，使用者驾驶进入这个的投影的环境，那样的立体眼镜只能让右眼看到右面的立体图像，让左眼看到左面的立体图像。这两个通道的图像随着观察者不同的位置和观察角度即时变化。使用3D鼠标或者3D操纵杆，使用者可以在虚拟环境中漫游，传感器捕捉他的每一个动作并立即形成正确的透视图像。这个过程是实时的，计算机的功能使使用者与图像交互，对他所观察的一切做出直觉的反应。

虚拟机器人仿真软件使用使用说明

热博机器人3D仿真系统用户手册

杭州热博科技有限公司 1.软件介绍 RB-3DRSS是热博科技有限公司新近推出的一款以.NET平台为基础，在Microsoft Windows平台上使用3D技术开发的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境，编写虚拟机器人的驱动程序，模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。 RB-3DRSS与市面上的同类产品相比，它具有如下的特点： 1．全3D场景。用户可自由控制视角的位置，角度。 2．先进的物理引擎技术，引入真实世界的重力、作用力、反作用力、速度、加速度、摩擦力等概念，是一款真正意义上的仿真软件。 3．逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术，高度接近实际环境下的机器人运动状态，大大简化实际机器人调试过程。

4．实时运行调试。运行时，依据实际运行情况，调整机器人参数，帮助用户快速实现理想中的效果。 5．自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件，进行机器人搭建，可自行编辑3D训练比赛场地，所想即所得。 6．单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人，自由组队进行队伍间对抗。7．与机器人图形化开发平台无缝连接。其生成的控制程序代码可在虚拟仿真系统中直接调用，大大节省编程时间。

系统配置要求操作系统:win98,win2000全系列,winXp,win2003 server 运行环境:.Net Framework v2.0,DirectX 9.0c 最低硬件配置： 2.0GHz以上主频的CPU,512M内存,64M显存以上的3D显卡.支持1024×768分辨率,16bit颜色的监视器，声卡推荐配置： 3.0G以上主频的CPU,1G内存,128M显存的3D显卡，支持1024×768分辨率,16bit 颜色监视器，声卡

Adams柔性体例子—机器人Adams虚拟实验详细步骤

一.ADAMS软件简介 (2) 1.1ADAMS软件概述 (2) 1.2用户界面模块（ADAMS/View） (3) 1.3求解器模块（ADAMS/Solver） (5) 1.4后处理模块（ADAMS/PostProcessor） (6) 1.5控制模块（ADAMS/Controls） (8) 二.典型机器人虚拟实验 (9) 2.1串联机器人 (9) 2.1.1 运动学分析 (9) 2.1.2 动力学分析 (14) 2.1.3 轨迹规划 (17) 2.1.4 基于ADAMS和MATLAB的联合运动控制 (22)

一.ADAMS软件简介虚拟样机仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件，由美国MDI （Mechnical Dynamics Inc.）开发，在经历了12个版本后，被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体，ADAMS有许多个模块组成，基本模块是View模块和Postprocess模块，通常的机械系统都可以用这两个模块来完成，另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块，例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块 ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等；嵌入模块如振动模块 ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚体的，也可以是柔性体，以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS进行辅助分析，就可以在建造真实的物理样机之前，对产品进行各种性能测试，达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）该软件是美国MDI公司（Mechnical Dynamics Inc.）开发的虚

高校工业机器人虚拟仿真实训中心建设方案

工业机器人教学实训室方案 1、XS-XN虚拟工业机器人教学实训系统技术指标: （可对FANUC、ABB、KUKA、MOTOMAN（安川）等工业机器人进行现场示教编程学习）1.1、虚拟工业机器人教学实训系统组成：虚拟机器人教学实训系统单元是在计算机中构造虚拟的六自由度工业机器人应用环境，学员可以使用真实的手持盒，操作虚拟工业环境中的虚拟机器人，包括示教、再现编程等。都能在系统中通过工业机器人的三维图形仿真出来。

1.2、虚拟工业机器人教学实训系统功能要求： ★该实训系统需采用真实的工业机器人控制系统和真实手持示教器控制虚拟的工业机器人完成工业机器人的现场示教编程教学要求。 ★该实训系统配两个不同工业机器人手持示教盒，通过更换手持示教器能够对ABB、FANUC两种品牌工业机器人进行现场示教编程训练；该实训系统能够支持外部三维模型的导入功能，增加教学的多样性。 ★该实训系统具有工业机器人的理论考试考工及实践考试考工功能，能够自动出题、评分。该实训系统具有机器人碰撞检测功能，可以检测学示教过程中发生的碰撞错误。1.3虚拟工业机器人教学实训系统技术要求：

1.4、基本技术参数输入电源:AC220V±10%(单相三线)；配AC220V 三眼插座1个整体功率：<400VA；工作环境：温度-5oC～+40oC；湿度85%（25oC）；海拔＜4000m；安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 1.5、能够开设的实验内容 A．原理性实验： 1.多自由度工业机器人关节运动控制底层算法实验 2.多自由度工业机器人直线运动轨迹控制底层算法实验 3.多自由度工业机器人圆弧运动轨迹控制底层算法实验 4.多自由度工业机器人加减速约束控制底层算法实验 B.应用性实验： 1.工业机器人手持示教器的认知及使用实验 2.工业机器人各类坐标系转换实验 3.工业机器人编程指令的学习实验 4.工业机器人工具坐标系和用户坐标系设置实验 5.工业机器人控制器IO信号设置和监控实验 6.工业机器人参数、变量的调整实验 7.工业机器人程序调用和自动运行实验 8.工业机器人机床上下料示教编程实验 9.工业机器人的搬运/堆垛示教编程实验 10.工业机器人的点胶/焊接示教编程实验 11.工业机器人装配示教编程实验 12.工业机器人碰撞实验 C.技能考核 1.工业机器人理论考试考工 2.工业机器人实践考试考工 1.6、配套资料工业机器人操作与编程理论教学大纲

工业机器人工程应用虚拟仿真教程教学提纲

工业机器人工程应用虚拟仿真教程教学提纲一、说明 1．课程的性质和内容《工业机器人工程应用虚拟仿真教程》课程是高级技工学校工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：Robot Studio软件的操作、建模、Smart 组建的使用、轨迹离线编程、动画效果的制作、模拟工作站的构建、仿真验证以及在线操作。 2．课程的任务和要求本课程的主要任务是培养学生熟练操作Robot Studio软件，并能通过Robot Studio软件对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护，为学生从事工业机器人工程技术人员打下的必要的专业基础。通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。（1）了解Robot Studio工业机器人仿真软件的基础知识，掌握软件使用方法和技巧。（2）掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法。（3）能熟练在Robot Studio软件中创建工件、工具模型。（4）掌握工业机器人离线轨迹编程方法。（5）掌握Smart组建的应用。（6）掌握带导轨和变位机的机器人系统创建于应用方法。（7）了解ScreenMaker示教器用户自定义界面的操作。（8）掌握Robot Studio软件的在线功能。 3．教学中注意的问题（1）本课程教学最好采用理论与实际相结合的一体化教学方式，借助多媒体网络教室，一人一机，使用多媒体课件讲解与软件操作相结合。（2）理论教学中应帮助学生总结并灵活运用所学的相关知识，本着够用的原则讲授，切忌面面俱到。对工业机器人仿真操作不作深入探讨，仅作一般性了解。

（3）实践教学环节中对工业机器人Robot Studio仿真软件常用功能作简单介绍，重点培养学生使用软件对工业机器人进行基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设计和检验。教师教学中多联系生产实际并选用一些工业上经典的工业机器人使用案例进行讲解，提高学生对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护的能力。二、学时分配表

虚拟仿真施工技术

1虚拟仿真施工技术（1）主要技术内容虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，

然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。

虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用

虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用发表时间：2016-11-24T13:56:34.483Z 来源：《基层建设》2016年19期作者：许朝阳王汉斌 [导读] 伴随着信息技术的到来，计算机虚拟技术飞速发展，并有效地与仿真技术进行了整合，最终成功应用于建筑工程的设计与施工中。山东天齐置业集团股份有限公司山东济南 250000 摘要：伴随着信息技术的到来，计算机虚拟技术飞速发展，并有效地与仿真技术进行了整合，最终成功应用于建筑工程的设计与施工中。与传统的设计、施工模式相比，虚拟仿真技术具备高仿性、交互性、价格低廉、可以重复试验等技术优势，不但降低了施工成本，又缩短了施工工期，很好地满足了施工效益。那么，虚拟仿真技术的概念到底是什么，它又是如何应用建筑施工中来的？笔者结合自身实践经验，就虚拟技术如何在应用到建筑施工中进行了简要的分析。关键词：虚拟仿真技术；建筑施工；应用研究一、虚拟仿真技术应用于建筑施工中的意义近几年来，由于国内经济发展需求以及国民需要，建筑工程的开展如火如荼，我国在针对建筑工设计时，在套用规范的基础上，仍然依据加大设计安全系数的方法来实现对建筑受力与变形的控制，这就导致了建筑工程造价普遍过高的现象。建筑设计作为工程实施的基础条件，对整个建筑工程系统以及周边建筑环境都有着重要的意义和影响，并在总体的规划目标等方面给其他的专业设计提供了正确的引导。考虑到建筑内部结构的复杂性与多变性，因此在研究时不得不在施工工艺方面谨慎考虑，从而涉及到信息化设计的全部内容，在此方面，关于优化方案、现场施工等较为少见，这就间接体现了我国建筑建设在信息化技术上存在的不足。虚拟仿真技术的出现大大弥补了这一不足，虚拟施工技术具备交互性、高度仿真性等优点，通过它建立的设计数字几何模型与施工，不但能同时满足设计师、业主、施工方等参建单位的需要，对多种施工方案展开模拟、验证、对比和优化，并最终找到一种最优的施工方法，实现低成本、短工期、高质量的效益目的。可见，虚拟仿真技术给建筑工程带来了一定的时代挑战意义，虚拟仿真技术在施工中的应用无疑决定着施工方案的优劣与否，它一方面对建筑工程的施工产生影响，另一方面也决定着工程的设计方案。所以说，应用虚拟现实技术建立建筑工程的三维模型，对施工的各个阶段实施三维可视化的模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系，势必有利于我国建设的技术经济效益，对建筑工程的设计与施工都会有非常好的借鉴与指导意义。二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析虚拟仿真技术在现代建筑施工中的应用越来越普遍，意义也越重大。本文将从以下几个方面展开虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析： 1、虚拟施工技术的应用研究从一定层面上讲，建筑施工过程实际上就是把施工的设计图转化为实物的—个过程，只是这个“转化”的含义及意义都非常重大。传统的施工方法与方式太多，容易跟着实际情况产生变化，而且从图纸的设计到具体的施工环节，一般都很难按照原计划设计的图纸进行。此外，传统的施工技术为了确保施工顺利完成，一般总是凭借经验实施工程，然而某些经验往往会给施工带来决定性的失误。当前，大部分的建筑工程采用了全新结构，传统的施工技术已经无法适应当下复杂的施工条件，因此转变施工技术才是重点。虚拟施工技术应用于建筑施工中，能够改善传统技术下的盲目、主观与随意，能最大化地提高工程的质量，减少成本、耗材，提高施工的安全。利用虚拟施工技术的交互性和高度仿真性，可以建立施工设计的几何模型，建筑施工的相关人员能够根据所需进行施工的虚拟试验，从而筛选出最佳的设计方式。 2、仿真技术的应用研究仿真系统是虚拟仿真技术的基础之一，它能够仿真虚拟建筑物施工周围环境的外景，并且效果非常良好。通过仿真系统，可以将设计图纸上的建筑物进行详细建模，并能对建筑物周围的相关环境因素如道路、休闲场景等进行建模。相关的设计人员与业主可以从不同的视角观察仿真系统建模下的建筑物，也可以通过不同的入口走进虚拟建筑物中，还可以边走边看，相当于一次赏心悦目的漫游，并且还能通过鼠标与这个虚拟仿真建筑进行实时交互。在虚拟场景中，每一个物体都与实体之间有着高度仿真效果，其中还有声音与动作等仿真特效，这就使得虚拟场景有着很强的真实感，让人有种身临其境之感。 3、虚拟仿真技术在复杂空间的钢结构施工中的应用研究在某些建筑施工中，存在着复杂空间钢结构施工，它是从一个部分逐渐到整体的完善过程，因此耗时，同时必须注意细节。复杂空间钢结构的不同施工阶段，其负载情况、结构的形态、受力特性以及边界条件都不相同。在一个阶段施工完成之后，暂时会处于一种平衡状态，但是进行下一阶段施工时，原有的平衡就会被打破，只有新的阶段完成，才能再次实现平衡。复杂空间钢结构的施工是一个平衡不断被打破继而又保持平衡的过程，在处理过程中显得有些复杂，受力的因素也比较多，加之使用的施工方法不同，往往无法有效进行施工的指导。大量实践证明，事故频繁的高峰期往往就在施工阶段，若处理不慎，极易酿成大祸。以往的施工过程中缺乏对施工的分析或者分析不够详细，致使施工中总是出现施工安全问题，而如今有了虚拟仿真技术，它可以对复杂空间钢结构进行全程跟踪，及时找出施工中哪个阶段会是最危险的，然后加以控制。 4、虚拟仿真三维动画在施工中的应用研究虚拟仿真技术三维动画的出现，打破了传统施工只能依靠经验分析施工过程的模式，为现代化的建筑施工提供了一个便捷有效的分析手段。通过三维动画对施工过程进行分析，专家、施工的技术人员以及业主就能对施工全过程甚至是每一个细节都能清除了解。此外，工程中会遇到的重难点以及关键环节，都可以通过仿真技术以三维动画的形式展现出来，而且还可以根据业主的所需进行合适的调整，并及时修改原有的施工方案。目前，这种手段已经成功运用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央电视台的新址、上海环球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越来越多社会业界的关注。 5、虚拟仿真技术在施工安全方面的应用研究安全，不论在什么时代，都是必须保障的主题之一。传统建筑模式下，很难预见安全隐患，但是虚拟技术的应用，能让安全隐患一目了然。（1）进行施工安全控制的方案优化在建筑工程施工分析中，如果采用虚拟仿真技术进行分析，可以发现很多传统模式下无法发现的隐患，同时也能够对不同类型的施工

中学信息技术《机器人仿真系统》教案

中学信息技术《机器人仿真系统》教案第16课机器人仿真系统【教学目标】 .知识目标 ◆认识仿真下的虚拟机器人； ◆能用NSTRSS设计场地、构建机器人并利用仿真环境进行组队测试。 2．过程与方法 ◆通过教师演示在虚拟仿真环境下的机器人运行，激发学生兴趣； ◆通过教师讲解虚拟仿真软件，培养学生对新软件的兴趣； ◆通过让学生自己动手调试，体会学习新事物的乐趣。 3．情感态度与价值观 ◆使学生领悟“自由无限，创意无限，只有想不到，没有做不到”的道理； ◆培养学生积极探索、敢于实践、大胆创新的精神和意识。【教法选择】示例讲解、任务驱动、辅导答疑。【教学重点】．用NSTRSS仿真系统设计仿真场地；

2．搭建仿真机器人； 3．运行仿真。【教学难点】．设计场地； 2．搭建仿真机器人。【教学过程】一、巩固1日知，引入新知教师活动将上节课学生完成的在现实场地中运行的走迷宫机器人进行分组比赛，一是能够检验学生的学习情况，二是能调动起学生的积极性，三是为引入仿真系统做准备。学生活动小组合作，调试机器人程序，检查机器人的搭建，准备比赛。教师活动通过比赛，提出问题：同学们想不想经常地进行这样的比赛呢?但是在现实中调试，需要很多的时间，而且还需要固定的场地环境等等，非常不方便，我们有没有什么好办法解决这个问颢？引入纳英特的仿真模拟系统，展示它的特点，与现实情况做比较。教师给学生演示讲解：

．关于仿真系统什么是仿真系统?仿真系统是机器人的设计、实现，完全在虚拟的环境中，以虚拟的形式出现，它以优化机器人硬件和软件设计、缩短研发周期、节约成本为特色，解决机器人设计过程的不足。 2．初识NSTRSS软件 NSTRSS是NST科技新近推出的一款以．NET平台为基础，使用microsoftDirectX9．0技术的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境，编写虚拟机器人的驱动程序，模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。 NSTRSS与市面上的同类产品相比，它具有如下的特点：全3D场景。用户可自由控制视角的位置及角度，甚至以第一人称方式进行场景漫游；逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术，高度接近实际环境下的机器人运动状态，大大简化实际机器人调试过程；实时运行调试。运行时，依据实际运行情况，调整机器人参数，帮助用户快速实现理想中的效果；自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件，进行机器人搭建，可自行编辑3D训练比赛场地，所想即所得；单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人，自由组队进行队伍间对抗；

MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/be14329776.html, MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的应用作者：刘相权来源：《教育教学论坛》2018年第15期摘要：本文简要介绍了MATLAB在机器人虚拟仿真实验教学中的基本应用。以 PUMA560机器人为研究对象，在MATLAB环境下，用Robotics Toolbox建立了该机器人的运动学模型，并对其进行求解，绘制了关节运动曲线和机器人末端运动轨迹。通过使用虚拟仿真技术，使学生的创新能力和实践能力得到提高。关键词：MATLAB；机器人；虚拟仿真；实验教学中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）15-0261-02 在机器人学课程的实验教学中，一方面由于机器人价格比较昂贵，不可能用许多实际的机器人来作为教学实验设备，另一方面，由于机器人的教学涉及大量数学运算，手工计算烦琐，采用虚拟仿真技术可以有效地提高教学的质量和效率，在实验教学中的作用越来越明显[1]。本文以PUMA560机器人为研究对象，采用改进的D-H法分析其结构和连杆参数，运用Robotics Toolbox构建运动学模型并进行运动学仿真。一、PUMA560机器人的结构及连杆参数 PUMA560机器人是美国Unimation公司生产的6自由度串联结构机器人，本文采用改进的D-H法建立6个杆件的固接坐标系，如图1所示。二、PUMA560机器人的运动学仿真 1.机器人模型的建立。在Robotics Toolbox中，构建机器人模型关键在于构建各个杆件和关节，Link函数用来创建一个杆件，其一般形式为： L=Link（[theta d a alpha sigma]，CONVENTION）根据表1的数据，构建模型的仿真程序如下：三、结束语通过研究利用MATLAB软件进行虚拟仿真实验教学，克服了机器人实验设备数量不足的现状，把学生从烦琐的数值计算中解脱出来，实现了实验教学的创新，获得了良好的教学效

虚拟仿真实验技术材料文件

虚拟仿真实验解决方案上海华一风景观艺术工程有限公司 2017年8月

目录第一章需求分析 (2) 一、项目背景 (2) 二、实验教学现状 (3) 三、用户需求 (3) 第二章建设原则 (5) 一、建设目标 (5) 二、建设原则 (6) 第三章系统总体解决方案 (7) 一、总体架构 (7) 二、学科简介 (8) 第四章产品优势 (14) 第五章产品服务 (16) 一、服务方式 (16) 二、服务内容 (16) 三、故障响应服务流程 (17) 四、故障定义 (18) 五、故障响应时间 (18) 六、故障处理流程 (19) 七、应急预案 (19)

第一章需求分析一、项目背景《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》明确指出：把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。加强优质教育资源开发与应用，建立数字图书馆和虚拟实验室。鼓励企业和社会机构根据教育教学改革方向和师生教学需求，开发一批专业化教学应用工具软件，并通过教育资源平台提供资源服务，推广普及应用。在“十三五规划”方针政策指引下，各地陆续出台政策，强调数理化实验教学的重要性。 2016年，北京公布了中高考的新方案，强调义务教育阶段所有科目都设为100分，表示它们在义务教育与学生成长中同等重要，不再人为去区分主次，使学校、老师、家长、社会对每一门学科都很重重视，其中物生化实验部分占分比例为30%，高考不再文理分科。继北京重磅发布此消息后，河南教育厅发布《关于2016年普通高中招生工作的意见》，其中明确要求理化生实验操作考试满分为30分；安徽省初中毕业升学理化实验操作考试分数为15分，考试成绩计入考生中考录取总分；山西省理化实验操作10分。

虚拟仿真技术在电子行业中的应用

虚拟仿真技术在电子行业中的应用引言 ?电子行业是一个飞速发展的行业，市场容量极其巨大，现如今我国已是全球第三大电子信息产品制造国，电子信息产品已经渗透到我们生活的各个角落，包括国防军工用品、通信、医疗、计算机及周边视听产品、玩具等。随着社会的发展和技术的进步，人们对电子相关行业提出了更高的要求：精确、稳定、轻巧、保密、可靠；同时，电子行业又具有产品更新快，研发周期短的特点，为了满足不断发展的市场需求，加快产品结构的升级，在核心技术领域取得重大突破，电子行业必须采用新的研究方法和技术。虚拟仿真研究是目前电子行业所广泛采用的一种新的方法和技术。 ?MSC.Software公司作为全球最大的CAE产品供应商，不仅为电子行业提供了多方位的虚拟仿真软件，同时MSC.Software公司还一直与世界各大电子产品制造商和研发机构有着良好的合作关系。通过MSC.Software公司所提供的虚拟仿真软件如MSC.ADAMS，MSC.Marc，MSC.Fatigue，MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Dytran，MSC.Easy5等，不仅可以对电子产品的性能进行全方面的研究，而且还可以实现电子行业与其他行业的多学科一体化仿真。 ?一、电子产品设计过程中经常遇到的突出矛盾和问题 ?在电子产品的设计过程中，我们经常遇到以下问题： ?1）电子产品的机械性能：可靠性、加工性、疲劳寿命、抗冲击能力、载体振动与电子产品振动的耦合关系、适配器的设计等； ?2）雷达与天线系统：运动规律、控制规律、风载与平衡、雷达和天线阵面形状，结构形式（实体或网状）、弹性立柱刚度、齿轮减速机构、控制系统框

工程案例—机器人Adams虚拟实验详细步骤(精)

一.ADAMS软件简介虚拟样机仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件，由美国MDI （Mechnical Dynamics Inc.）开发，在经历了12个版本后，被美国MSC公司收购。ADAMS集建模、计算和后处理于一体，ADAMS有许多个模块组成，基本模块是View模块和Postprocess模块，通常的机械系统都可以用这两个模块来完成，另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块，例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等；嵌入模块如振动模块ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex等[3]。 1.1ADAMS软件概述 ADAMS是以计算多体系统动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚体的，也可以是柔性体，以及刚柔混合体模型。如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS 进行辅助分析，就可以在建造真实的物理样机之前，对产品进行各种性能测试，达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。 ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）该软件是美国MDI公司（Mechnical Dynamics Inc.）开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS 软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，

虚拟仿真技术在制造业中的应用

…………………………………………………………………科研训练调研报告……………………………科研训练调研报告虚拟仿真技术在制造业中的应用

虚拟仿真技术在制造业中的应用计算机科学与技术0904班惠苗壮学号：0909091627 摘要：虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行全面的建模和仿真。本文介绍了虚拟仿真技术在国内外的发展及在制造业中的应用现状，并提出对该技术未来的希望。关键字：虚拟仿真技术制造业模拟 1.介绍仿真又称模拟,是利用模型方法来重现实际系统中发生的本质过程,并通过实验来研究已经存在的或正在设计中的系统。计算机仿真技术作为一门新兴的高技术,近年得到迅速的发展,其应用领域及作用越来越大,尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,形成一个看似真实的模拟环境,它是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。虚拟现实技术包括临境和拟实两个方面。虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行就实际地模拟出其设计开发和制造全过程,并对性能进行全面模拟试验,预测产品的设计和制造合理性、产品性能和制造周期等,以期达到最佳,使整个产品的开发生产周期最短、成本最低、质量最佳。当前虚拟仿真技术已经广泛应用于娱乐、教育、训练、医学、设计、制造、商业、科学视觉化、网路应用等各种领域。 2.虚拟仿真技术的发展现状从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。虚拟现实技术越来越受到大众的关注。以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。国内外大量科学研究人员从事虚拟仿真技术的研究。 2.1国外发展状况 VR技术起源于美国，美国的研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。以美国为例，目前美国在该领域的基础研究主要集