【正文】 、整體總結(jié)目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在一些工業(yè)領(lǐng)域獲得了比較成熟的實際應(yīng)用，但仍處于初級發(fā)展階段，可以預(yù)見，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計與制造的各個環(huán)節(jié),發(fā)揮更大優(yōu)勢，提高企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新能力，給整個設(shè)計制造業(yè)帶來巨大影響。容易引起頭痛、眩暈等。這就造成了系統(tǒng)滯后。還存在許多問題有待解決，比如，在計算機(jī)的虛擬環(huán)境中，操作者每次轉(zhuǎn)動頭部，計算機(jī)都必須更新三維圖像。并在各個領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用發(fā)揮。馬超： 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我們可以看到。但近年來，隨著虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，我國也開始認(rèn)識到了虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)在軍事訓(xùn)練中的巨大優(yōu)勢而開始增大對該技術(shù)的關(guān)注和投入。雖然現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實理論與技術(shù)存在一定的不足，但不可否認(rèn)其潛力是巨大的，未來美國必將進(jìn)一步加大對這項技術(shù)的研究應(yīng)用。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)成為一種對多維信息處理的強(qiáng)大系統(tǒng)，成為人進(jìn)行思維和創(chuàng)造的助手和對人們已有的概念進(jìn)行深化和獲取新概念的有力工具。客觀而論，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴(kuò)展了計算機(jī)的接口能力，僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計算機(jī)的結(jié)合作用問題，還根本未涉及“人在實踐中得到的感覺信息是怎樣在人的大腦中存儲和加工處理成為人對客觀世界的認(rèn)識”這一重要過程。第4章 ：個人感想及總結(jié)、個人感想蔡季柯：虛擬現(xiàn)實的研究內(nèi)容涉及到人工智能、計算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心理學(xué)等。將分散的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)或仿真器通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來，采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫，形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進(jìn)行交互作用。另外，研究人員還用DVE系統(tǒng)來支持協(xié)同設(shè)計工作。隨著眾多DVE開發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn)，DVE本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè)，包括醫(yī)療、工程、訓(xùn)練與教學(xué)以及協(xié)同設(shè)計。人工智能一直是業(yè)界的難題，人工智能在各個領(lǐng)域十分有用，在虛擬世界也大有用武之地，良好的人工智能系統(tǒng)對減少乏味的人工勞動具有積極的作用。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語音識別技術(shù)結(jié)合起來，可以很好地解決這個問題。因此，新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來研究的重要方向。此外，VR還依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)?？v觀VR的發(fā)展歷程，未來VR技術(shù)的研究仍將延續(xù)“低成本、高性能”原則，從軟件、硬件兩方面展開，發(fā)展方向主要歸納如下：、動態(tài)環(huán)境建模技術(shù) 虛擬環(huán)境的建立是VR技術(shù)的核心內(nèi)容，動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。沉浸式虛擬現(xiàn)實是最理想的追求目標(biāo)，實現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進(jìn)行體驗。概括地說，圍繞著虛擬現(xiàn)實展開的研究都是圍繞著這6個基本問題的。、智能技術(shù)(Artificial Intelligence，簡稱AI) 在VR中，計算機(jī)是從人的各種動作，語言等變化中獲得信息，要正確理解這些信息，需要借助于AI技術(shù)來解決，如語音識別、圖像識別、自然語言理解等，這些智能接口領(lǐng)域的研究課題是VR技術(shù)的基礎(chǔ)，同時也是VR技術(shù)的難點。其根本原因是因為引入了用戶交互，需要動態(tài)生成新的圖形時，就不能達(dá)到實時要求，從而不得不降低圖形的逼真度以減少處理時間，這就是所謂的景物復(fù)雜度問題。、實時顯示問題 盡管理論上講能夠建立起高度逼真的，實時漫游的VR，但至少現(xiàn)在來講還達(dá)不到這樣的水平。、人與虛擬環(huán)境交互的自然性 合成的感知信息實時地通過界面?zhèn)鬟f給用戶，用戶根據(jù)感知到的信息對虛擬環(huán)境中事件和態(tài)勢做出分析和判斷，并以自然方式實現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互。同時，需要研究高效的建模方法，重建其演化規(guī)律以及虛擬對象之間的各種相互關(guān)系與相互作用【23】。用虛擬樣機(jī)代替具體減速器(或其物理模型) ,對產(chǎn)品的全壽命周期進(jìn)行展示、分析和測試,對存在問題的地方進(jìn)行修改,提高產(chǎn)品一次試驗成功率,減少設(shè)計制造費用，縮短設(shè)計開發(fā)周期,優(yōu)化設(shè)計,保證產(chǎn)品質(zhì)量。、虛擬制造　 虛擬制造(Virtual Manufacturing)【21~22】是實際制造過程在計算機(jī)上的映射,即采用計算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù),在高性能計算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下,在計算機(jī)上群組協(xié)同工作,實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程,以增強(qiáng)制造過程各級的決策與控制能力. 由于應(yīng)用的不同要求而存在的不同的側(cè)重點,因此出現(xiàn)三種流派,即以設(shè)計為中心的虛擬制造,以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造. 如減速器設(shè)計殼體成型中,利用數(shù)值模擬和物理模擬方法,對金屬材料熱成形過程進(jìn)行動態(tài)仿真,預(yù)測不同條件下成形材料的組織、性能及質(zhì)量,進(jìn)而實現(xiàn)熱成形件的質(zhì)量與性能的優(yōu)化設(shè)計。另一種是VR CAD 系統(tǒng),將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入CAD 環(huán)境,這種設(shè)計環(huán)境中的對象不僅具有外形,而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內(nèi)在的物理性能、功能作用等信息、對象之間相互作用時能反映出對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實時改變。利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等許多可選部件,在渲染和生成十分逼真的三維模型時,充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況. 甚至還可根據(jù)用戶的建議,邀請專家和部分用戶一起對模型提出修改意見,觀察設(shè)計和修改過程,直至大多數(shù)人滿意為止. 比如在開發(fā)設(shè)計健身器械時【17~18】,可以允許消費者在購買商品前在虛擬的健身器械環(huán)境體驗不同設(shè)備的功能,并按照具體用戶高低胖瘦及本人的喜好評價,選擇和重組這些設(shè)備,且可以自己提出修改意見,所有反饋結(jié)果將被存儲并通過網(wǎng)絡(luò)傳到生產(chǎn)部門進(jìn)行實際生產(chǎn)?！?6】、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)械設(shè)計與制造中應(yīng)用、虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計　 概念設(shè)計(Conceptual Design) 是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn),概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式. 概念設(shè)計是指對產(chǎn)品起始的設(shè)計構(gòu)思,目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài). 概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要階段,因為產(chǎn)品成本的60 %～70 %【9】是概念設(shè)計決定的,虛擬概念設(shè)計使用虛擬現(xiàn)實技術(shù),為設(shè)計者提供基于語言識別和手勢跟蹤的輸入方式,設(shè)計者可隨時、方便地在三維虛擬環(huán)境中操縱產(chǎn)品及零件并改變或修改產(chǎn)品的各種形態(tài)建模,并可以在三維空間中對設(shè)計對象進(jìn)行觀察和操作,其目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息,就是將要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析,故事版的平面設(shè)計使產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。虛擬實驗系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)很容易實現(xiàn)， 但在教與學(xué)的方式還需要進(jìn)一步改善。虛擬現(xiàn)實技術(shù)目前主要采用建模工具軟件，如3DS MAX、Multigen Creator、Maya、SolidWorks 等，進(jìn)行環(huán)境建模；再利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)工具和平臺提供的強(qiáng)大引擎和SDK 工具包實現(xiàn)場景的實時繪制、仿真和交互操作等功能；最后優(yōu)化并生成特定文件格式的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品并發(fā)布。此系統(tǒng)在實驗流程上還屬于線性的，缺乏發(fā)散思維和創(chuàng)新思維的引導(dǎo)， 通過既定的儀器完成既定的實驗任務(wù)是該系統(tǒng)的不足之處。該軟件通過實驗介紹闡述實驗的教學(xué)目標(biāo)以及實驗的實用性和重要性， 用語音和圖形把實驗操作和注意事項展現(xiàn)給學(xué)生，最后通過學(xué)生自己的虛擬操作達(dá)到理解實驗的目的。在實驗整體性上有自己的優(yōu)勢， 并且能夠清晰地看到發(fā)光、氣泡等現(xiàn)象，不足之處在于它沒有對實驗過程中可能存在的錯誤進(jìn)行分析，并給出錯誤提示和更正處理。該虛擬實驗系統(tǒng)由仿真化學(xué)實驗室、三維分子展示（）、中學(xué)化學(xué)小百科三部分組成。但對于錯誤的實驗完全屏蔽并且每一步都有提示，缺乏對學(xué)習(xí)者能力的檢測與監(jiān)測。 lrydium chemistry lad 的試驗界面、浙江大學(xué)有機(jī)化學(xué)虛擬實驗室 浙江大學(xué)有機(jī)化學(xué)虛擬實驗室，是基于Web 的虛擬實驗，如圖3 .，該系統(tǒng)的實驗內(nèi)容主要從基本操作、制備實驗和分離實驗三個方面， 實現(xiàn)對有機(jī)化學(xué)實驗的虛擬操作。它的優(yōu)點在于學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)來查看學(xué)習(xí)進(jìn)度，充分利用空閑時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；將化學(xué)藥品的屬性直接展現(xiàn)在屏幕上，方便學(xué)生直接使用， 所示。ChemLab 的功能比較突出，但實驗器具和試劑偏少， 實驗?zāi)K之間的自由構(gòu)建功能體現(xiàn)不足，擴(kuò)展功能也很有限并且不具備味覺和觸覺功能【15】。它是一個交互式的化學(xué)實驗?zāi)M工具， 通用的實驗裝置和步驟用于模擬一步一步執(zhí)行化學(xué)實驗， 所示。在美國國防科技委員會2000 年度的報告“Training Superiority and Training Surprise”中總結(jié)到“這個20 年前的新發(fā)明不用流一滴血就把我們的單兵和團(tuán)隊訓(xùn)練成了戰(zhàn)場上的王牌”【14】。1994 年4月，隨著美軍第一支數(shù)字化部隊的建立，美軍就開始著手運用VR 技術(shù)進(jìn)行模擬對抗性演習(xí)，并專門成立了“VR 技術(shù)欺騙戰(zhàn)”研究小組，由其具體負(fù)責(zé)技術(shù)研制和實驗。這種戰(zhàn)法，能使敵方在三維聲像環(huán)境中，看到酷似實物的立體交戰(zhàn)圖像，使敵方不會產(chǎn)生錯覺，增大了欺騙的真實性。它通過信息網(wǎng)絡(luò)某一節(jié)點