基于Virtools的虚拟实验室的构建方法研究.pdf

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1、第24卷第2期2011年3月机电产品开崖与钏崭Developmem＆innovationofMachinery＆Elect^calProductsVOI．24．N0．2Mar．．2011文章编号：1002—6673(2011)02一133—03基于VirtooIs的虚拟实验室的构建方法研究李永帅，陈清奎，宋开功，付同庆(山东建筑大学机电工程学院，山东济南250101)摘要：虚拟现实技术是当今世界最前沿的技术之一。虚拟实验室是虚拟现实技术在教育领域的应用。本文首先介绍了几种构建虚拟实验室的方法以及它们的优缺点，然后提出了一种基于vi肋ols的虚拟实验室的构建方法

2、。本文把这种构建方法分为三个步骤，即构建模型、交互功能设计和虚拟实验室的发布。最后提出了在构建过程当中遇到的一些关键问题及其解决办法。关键词：Virc001s；3DMa)【；虚拟现实；虚拟实验室；模块化编程中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969，i．issn．1002—6673．2011．02．052AConst册嘶onMethodStIldvofⅥrtIlaILaboratOrvB躐d仰virt∞Is￡，yong-鼽埘，c日E^7Qi咿K越，S0^临‰i—Go，lg，死，乃，毛旷Qi昭(Sch001《Mecha珂candE1ec廿．0

3、IlicEngitleeriIl蜀Sh曲如ngJiaIlzhuunivcrsi哪JinanShalldong250101，cllim)Abst髓d：VimlalRealitytechnolog)risoneofdlewodd’smostcutting—edgetechnolo百eS，VirtIlalLaboratoryisi堪applic撕onmdle右eldofeducation．Firsdyseveralme幽odsofconstmcdngVim“LaboratofyaIldtIleiradvantagemddisa概1tagearehtroducedmt

4、11ispaper'孤ddlenacons廿uctionmedlod“Vi咖alLabontorybasedonⅥnoolsispr叩0SedT}liSmetllodisdMdedtodlreesteps；dleyareb础dingmodels，iIlterac石vedesignmdrek签ingVimlalLaboratory．FiIlaⅡyseveralkeyproblemsi11tllepmce豁ofcollstmcdonaIldtheirsolutionsarepoilltedKeywords：Viftook；3DMax；vircualreali哆；、

5、五mlalhboratory；moduhrpfo铲a删nling0引言实验是教学中的一个重要环节。对于提高教学质量、提升学习者的兴趣具有重要意义，但限于成本和投入产出比等因素，很多院校的实验课程开设不足，在一定程度上影响了教学质量【l】。建立低成本、高效率、功能全面、具有协作性的实验室成为摆在诸多院校面前的一道难题。建立虚拟实验室是解决这一问题的有效途径翻。目前虚拟实验室的研究和应用得到了许多高校和研究机构的重视网。1虚拟实验室的国内外发展现状联合国教科文组织采用了被广泛接受的虚拟实验室【4】(Virtualhboratory)的定义：为了实现远程协作、实验研

6、究或其它创新活动，通过分布式信息通讯技术产生并发布结果的电子工作室。1．1虚拟实验室的特点虚拟实验室相比于传统实验室．具有以下特点同：收稿日期：2010—12—30作者简介：李永帅(1985一)，男，山东菏泽人，在读硕士。主要从事虚拟现实技术的研究。(1)虚拟实验室的成本低。虚拟实验室利用虚拟现实技术(VR)，对虚拟对象进行交互建模与分析，可以一次开发，多次使用，大大减少了实际实验对实验仪器、实验环境的投入。降低了实验成本。(2)虚拟实验室的效率高。虚拟实验室省去了大量的基于物理原型的简单劳动，使用者可以集中精力研究对象本身的特性和规律．还可以充分利用计算机的

7、优势。使虚拟实验具有良好的在线帮助和学习功能，从而帮助使用者迅速掌握实验研究本身，达到实验研究的具体目标和要求．大大提高了学习和研究的效率。(3)虚拟实验室功能全，虚拟实验室的数据库可以做到规格种类齐全。并且易于数据库的升级换代，从根本上解决了因实验仪器不全而影响实验的问题。(4)虚拟实验室的协作性强，在虚拟的环境中，通过互联网可以实现合作实验、远程实验、协同研究等。1．2虚拟实验室的构建方法目前，虚拟实验室采用的开发技术主要有Java、VRML、Virtools等．各种构建方法的主要优缺点见表1。Java技术能够完成复杂人机交互功能，但是实验场景和仪器不够逼

8、真，且开发比较复杂，需专业的编程人员；