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人因工程与虚拟仿真

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中国石油大学安全工程教学解决方案

建设目标

    安全工程实验室的建设,主要完成以下目标:

l  教学任务

通过虚拟现实手段,完成石油安全工程的教学组织及学生实训演练。提供虚拟现实教学模型资源及课件,提供配套软硬件,完成真实人驱动虚拟人在虚拟工况环境下进行工程安全的操作及验证。

l  科学研究

    通过此次实验室的建设,提供的软硬件设备可以用于教师石油安全工程相关科研课题的论证。

l  对外交流合作

    通过实验室建设,可以提升学校与兄弟院校加强交流;通过与企业的合作,为学生提供实践平台,提升学生的工作实践能力,增加学生就业率。同时校企合作也可以加快学校的“产、学、研”进程,提升“创业、创新”能力。

目标实现

1、教学应用

l  应用形式1图形工作站+单通道投影系统+SoErgo人机交互软件+惯性动作捕捉系统+数据头盔

l  应用形式2台式机+SoErgo人机交互软件

l    能:

      油气场景/相关设备CAD模型自动轻量化,快速完成可视化,呈现在投影系统中;

      通过头盔交互手柄,完成场景/相关设备的漫游观看

      学生通过惯性动捕系统,实时驱动虚拟人体,在虚拟油气场景/相关设备中完成可视、可达、设备操作等第一人称动作,同时投影机系统中显示第三人称视角,用于教师讲解。

      通过应用模式2,学生可以通过人机交互软件实现自己学习。

l  应用特点:

      教学内容和演示在投影显示系统中可随时切换,方便老师理论授课和实操演练讲解;

l  实现目标:

教学展示;实操演练。

2科学研究

l  应用形式1图形工作站+数字头盔+SoErgo人机交互软件+惯性动作捕捉系统

l  应用形式2台式机+SoErgo人机交互软件

l    能:

      项目设计中CAD模型的快速展示

      CAD设计模型的人机功效分析

      设计场景/设备安装操作实施流程展示

l  应用特点:

      一人操作,沉浸式环境下的验证与实操

l  实现目标:

    课后学生训练;科研设计验证;沉浸式体验

3石油安全工程应用效果展示


CAD设计模型快速轻量化导入后显示


第三人称视角及第一人称(小视窗)视角人体漫游


虚拟炼油厂内漫游体验


虚拟场景中石油管道的维护


钻油平台内虚拟操作


具体场景/设备内的维修维护及安全操作验证


虚拟状态下实时的人机操作

 

安全工程实验室整体设计

针对以上用户需求,结合用户产品设计流程和现有先进技术手段,我们提供如下解决方案,方案示意如图:


虚拟现实实验室设备系统连接原理图

从应用角度看,主要有两大部分:硬件部分、软件部分。

软件:人机交互软件

硬件:图形工作站、虚拟现实数据头盔、惯性动作捕捉系统等

 


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