基于虚拟现实的采煤机培训系统开发.pdf

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1、第32卷第06期计算机仿真2015年06月文章编号：1006—9348(2015)06—0262—04基于虚拟现实的采煤机培训系统开发王大虎，刘海洋，王敬冲(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454000)摘要：针对采煤机司机培训方式的不足，设计并实现了一种基于虚拟现实技术的采煤机虚拟培训系统。系统由实体仿真平台和上位机组成，二者通过RS一232通信协议进行连接。以嵌入式微控制器为核心仿真平台模拟采煤机的控制面板，完成对用户操作信号的检测、接收、处理和传输。上位机使用3DMAX建模软件创建虚拟场景所需的模型，然后通过Unity3D三维引擎开发平台完

2、成虚拟场景搭建，并依据仿真平台的用户操作驱动模型。测试表明，系统实现了采煤机的虚拟培训功能，能够缩短培训周期，降低培训成本，弥补了采煤机司机培训方式的不足。关键词：虚拟现实；采煤机；培训；仿真平台中图分类号：TP391．9文献标识码：BDevelopmentofShearerTrainingSystemBasedonVirtualRealityWANGDa—hu，LIUHai—yang，WANGJing—chong(SchoolofElectricalEngineering&antomation，HenanPolytechnicUniversity，Jia

3、ozuoHanan454000，China)ABSTRACT：Aimingatthedeficiencyofsheareroperatortraining，avirtualshearertrainingsystembasedonvirtualrealityisdesignedandimplemented．Thesystemismainlycomposedofentitysimulationplatformanduppercomput-er，whichareconnectedbyRS一232communicationprotoc01．Thesimulatio

4、nplatformisdesignedtosimulatetheshearercontrolpanelanditusestheembeddedMCUasthecorecontrollertomonitor，receive，processandtranslatetheusersignal．3DMAXisappliedforbuildingmodelsneededinthevirtualscenefortheuppercomputer，thenthesemodelsareusedtobuildthewholevirtualseeueinUnity3D3deng

5、inedevelopmentplatformbytheuseraction．Theresultshowsthatthesystemrealizesthefunctionofshearervirtualtrainingandcandecreasethetrainingtime，cutdownthecostoftraining，andremedythedefectofsheareroperatortraining．KEYWORDS：Virtualreality(VR)；Shearer；Training；Simulationplatform1引言煤矿企业对采煤机

6、司机的传统培训方式主要有课堂理论教学和井下真机实操两种。课堂理论教学采用传统的教学方法讲解理论知识，内容枯燥乏味，员工理解困难，效果不好；井下实操是直接在综采工作面学习，效果较好，但存在误操作引发的安全隐患，同时影响正常的生产作业，设备维护成本也较高。针对这些不足，韩可琦⋯应用计算机模拟技术，结合MultigenVega和Vc建立了综采工作面仿真模型，实现了采煤机的虚拟仿真训练；李建忠旧1基于虚拟现实技术，结合OpenGL和VisualC++6．0建立了综采工作面的仿真基金项目：河南省高等学校控制工程重点学科开放实验室开放基金课题(KG201l—17)收稿

7、日期：2014—12—05修回日期：2015—01—08．--——262．．．——系统，并实现了采煤机的行为建模和交互控制；禹亮一。运用DriectX9．0开发了采煤机虚拟培训系统，介绍了采煤机的基本动作控制；徐雪战”1利用三维可视化和虚拟仿真技术设计了综采工作面仿真系统，通过Converse3D平台对采煤机的交互操作进行设计。上述学者各自用不同的方法实现了采煤机的虚拟仿真，效果各有不同，但对采煤机的交互操作都是通过鼠标、键盘和显示屏上的二维图片完成，缺乏真实的交互平台，对于这些虚拟系统来说，仿真性都存在不足。本文设计了一种基于Unity3D软件平台的采煤

8、机培训系统，整个系统有实体仿真平台和上位机软件组成，仿真平台模拟实