虚拟现实技术在工业机器人教学中的应用研究

唐杰

摘 要：计算机、电子以及传感器等技术的不断发展为虚拟现实技术的出现和应用创造了条件，近些年来虚拟现实技术在机器人的制造中得到了广泛的应用。于此同时伴随着现代教育的进步和体制的改革，如何将虚拟现实技术应用于教学中也得到了社会的关注。针对于此本文就虚拟现实技术在工业机器人教学中的应用进行了研究，探讨了虚拟现实学习平台搭建、虚拟环境虚拟实验以及虚拟环境下学生技能培养等问题，分析了虚拟现实技术在教学领域的应用前景和推广价值。

关键词：虚拟现实技术 工业机器人 仿真技术 教学应用

出色的人机交互性是虚拟现实技术的突出优势，可以利用虚拟现实技术进行现实世界难以完成或完成难度较高的环境布置的仿真。在工业机器人教学中通过学你电视技术的应用可以提高教学效果。但是目前关于虚拟现实技术在现代教育中应用还处在快速发展阶段，因而研究虚拟现实技术的教学应用就显得尤为重要。

一、虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是一种以计算机电子技术、传感技术等为基础的集成化的先进技术，该技术可以在计算机技术的基础上进行听觉、触觉以及视觉等的模拟，并通过计算机声音、图像以及图形等效果对模拟环境进行表达。虚拟现实技术所创设的虚拟环境具有出色的人机交互性，可以为操作者营造出一种身临其境的感觉。较强的沉浸感、丰富的想象空间以及良好的交互性是虚拟现实技术的重要特征。人机接口技术的实现是良好交互性的重要保证，操作者可以通过计算机的鼠标、键盘、显示器以及外设操作杆等输入输出设备进行人机信息交流，在此过程中操作者完全置身于虚拟现实技术营造出的虚拟环境中，图像图形处理以及三位技术的发展促进了人们在虚拟环境中沉浸感的加强。在虚拟环境中，操作者也会根据创设的情境作出相应的生理和心理反应，在此过程中操作者可以充分发挥自身的想象力和创造性思维，有利于操作者思维空间的开拓。

二、工业机器人教学中虚拟现实技术的应用

2.1虚拟现实学习平台搭建

伴随着互联网普及程度的不断提高，网络已经成为人们生活学习中必不可少的存在，这也为学生的网络学习提供了可能性。当前学生网络学习的时间较多，虚拟现实技术的应用可以提高学生的沉浸感，从而为学生网络学习提供更加多样化的选择和更为广阔的发挥空间。虚拟现实技术可以通过良好的人机接口界面提高学生学习的方便性，于此同时较强的沉浸感可以提高学生学习的主动性、积极性和持续性，促进学生学习兴趣和工业机器人教学质量的提高。

工业机器人教学中需要对学生的思维进行充分的调动，而虚拟现实技术则可以为学生创设一个更加自由的环境，学生在虚拟环境中可以自由地进行思考和谈论问题，思维的活跃性得到显著的提高，工业机器人的教学成效也随之提升。因而学校需要提高对于虚拟现实技术应用的重视程度，搭建相应的可供学生自由使用的虚拟现实学习平台，完善硬件配套设施建设，让学生在沉浸感更强的学习平台中高效自由地学习。虚拟现实学习平台可以为学生创造便利，具有良好的发展空间。

2.2虚拟环境虚拟实验

根据工业生产环境的不同，所使用的工业机器人也会有所差别，但是受到教学环境和教育成本等条件的限制，在工业机器人教学中无法对所有的真实工业生产环境进行创设，这在一定程度上制约了工业机器人教学质量的提高。在虚拟现实技术的支持下，教师可以根据教学的要求构造出不同的虚拟工业生产环境，从而为学生提供良好的试验环境，帮助学生了解工业生产中机器人的工作原理和工作状态，避免由于环境限制导致的试验无法开展的问题。虚拟现实技术可以构造出相应的工业生产环境，并对工业机器人在该环境中的工作情况进行模式，学生可以结合工业环境的特征进行工业机器人的设计。学生可以充分发挥自身的创造力和想象力，对模拟的工业机器人的机械结构、外形、性能等进行优化和改善，提高学习的效率和质量。此外一些真实教学环境中难以实现的工业场景也可以在虚拟现实中实现，例如灭火机器人楼层灭火实验、有害气体检测和分析实验和机器人排爆实验等等，让学生充分了解工业机器人的运行状态。

2.3学生职业技能培养

目前虚拟现实技术在驾校培训中已经得到了应用，参加汽车驾驶培训的学员已经可以在驾校进行相应的模拟汽车驾驶体验，这也为虚拟现实技术在现代教育和技能培养中的应用提供了范本。虚拟现实技术可以为学生创设出相当写实的职业环境，学生可以在体验的过程中了解该职业的感受，还可以在虚拟环境宏进行及嫩恶搞训练，在反复多次的操作练习中对职业操作技能进行锻炼，以达到熟练操作的目的。对于一些操作难度较高的工业机器人，学生可以利用虚拟现实模型进行多次的模拟训练，提高机器人操作控制的能力和自身的职业技能水平。与传统的教学模式相比，虚拟现实技术支持下的教学可以对教学成本进行有效的控制，在保证学生机器人操作得到锻炼的同时还可以避免学生工业机器人操作不当造成的损失。因而虚拟现实技术在工业机器人教学中的应用的优势是十分明显的，可以对学生的操作技能进行高效的培训，也可以减少设备以及工业机器人的损耗，因而要加快工业机器人教学中虚拟现实技术的推广应用。

三、结束语

综上所述，虚拟现实技术在工业机器人教學中的应用可以有效提高教学的质量，帮助学生理解相关理论和技术，促进学生技能水平的提高。伴随着虚拟现实技术的不断进步，其在工业机器人教学中的应用效果也将得到提升，于此同时也要促进其他领域教学中虚拟现实技术的应用，推动教学改革的进程和现代教育水平的提高。

参考文献：

[1]余正泓. 论“教学媒体创新”对技能型人才团队协作能力培养的启示——以虚拟现实/增强现实技术在工业机器人技术专业的运用为例[J]. 教育现代化，2017（23）

[2]戢磷. 面向中国制造2025的先进制造技术课程教学研究——培养掌握新型工业机器人应用与维修技术的高职人才[J]. 民营科技，2015（11）