在全球經(jīng)濟一體化的進程中,現(xiàn)代船舶正朝著大型化和專業(yè)化的方向發(fā)展,所以對海員培訓標準提出了更高的要求。航海教育和培訓領(lǐng)域多采用模擬器的形式,但是傳統(tǒng)的模擬器采用二維模擬軟件或半物理仿真,學員無法體驗真實的機艙工作環(huán)境,缺乏對船舶具體設(shè)備的認識。隨著新技術(shù)的深入研究和廣泛應用,新一代模擬器的發(fā)展趨勢是,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到船舶仿真教育培訓項目中,設(shè)計開發(fā)具有多功能和良好交互性且維護升級方便的虛擬船舶艙室仿真系統(tǒng),使學員沉浸在虛擬艙室環(huán)境中,獲得與在實船艙室工作環(huán)境一樣的操作體驗,從而提高教育培訓的效果。 本課題以大連遠洋30萬噸級超大型油輪“遠山湖”號的舵機艙為虛擬設(shè)計對象,研究設(shè)計基于該舵機艙的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。本課題的主要內(nèi)容包括以下幾個部分;“遠山湖”實船采用的是川崎FE21-485-T050型電動液壓舵機,文章介紹了該型舵機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和操作方法,并在這個基礎(chǔ)上,參考借鑒相關(guān)文獻中已有的建模思想,建立了舵機各模塊的數(shù)學模型。參考實際艙室布局設(shè)置,分析整理相關(guān)設(shè)備的尺寸數(shù)據(jù),對比不同角度的艙室特寫照片,選用3ds Max建立了完整的舵機艙三維模型,該模型與實船舵機艙有很高的相似度。將船舶舵機艙三維模型導入虛擬現(xiàn)實引擎Unity3D中,實現(xiàn)了虛擬舵機艙室第一人稱漫游,實現(xiàn)了艙室設(shè)備的交互操作,并設(shè)計了可拓展的用戶交互界面,完成了最終虛擬場景程序的生成和發(fā)布。 本課題的研究設(shè)計,為后續(xù)研究將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于整個一體船舶的各個不同艙室,并拓寬應用到不同船型上面,提供一些參考經(jīng)驗。
【學位授予單位】:大連海事大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2014
【分類號】:U666.158
文章目錄
摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
1.1 課題背景與研究意義
1.2 虛擬現(xiàn)實概述
1.2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展
1.2.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的特征和組成
1.2.3 國內(nèi)外研究應用狀況
1.3 本文章節(jié)內(nèi)容
第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計
2.1 設(shè)計方案
2.2 開發(fā)環(huán)境
2.2.1 建模工具選擇
2.2.2 三維引擎選擇
第3章 舵機系統(tǒng)工作原理和數(shù)學模型
3.1 舵設(shè)備組成和舵的類型
3.2 電動液壓舵機的基本組成和工作原理
3.2.1 液壓舵機油路原理
3.2.2 液壓舵機的轉(zhuǎn)舵機構(gòu)
3.2.3 舵機工作工況
3.2.4 操舵方式
3.3 舵機數(shù)學模型
3.3.1 液壓回路數(shù)學模型
3.3.2 舵的水動力學模型
第4章 虛擬舵機艙模型建立
4.1 舵機艙三維模型的建立流程
4.2 舵機艙模型貼圖制作
4.3 舵機艙三維模型建立
第5章 舵機艙虛擬場景實現(xiàn)
5.1 Unity 3D引擎
5.1.1 場景對象
5.1.2 物理特性
5.1.3 腳本
5.2 場景漫游實現(xiàn)
5.2.1 碰撞檢測技術(shù)
5.2.2 第一人稱角色控制器
5.2.3 小地圖制作
5.3 舵機設(shè)備交互操作
5.4 程序交互界面設(shè)計
5.5 程序生成和發(fā)布
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
研究生履歷
【參考文獻】
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本文編號:
2200796
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