[發明專利]一種Vr虛擬現實實驗室的操作系統及方法

在審

• 申請號: 202010201686.6
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111369854A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 農嘉;孔麗云;韋守居;韋寧;王代遠;李慶;黎琛
• 申請（專利權）人: 廣西生態工程職業技術學院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G06T19/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張明

本發明涉及教學設備技術領域，具體為一種Vr虛擬現實實驗室的操作系統及方法；其中，操作系統包括：操作平臺，所述操作平臺用于為實驗者提供實體操作設備，采用VR操作手柄，所述操作平臺用于讓使用者控制三維虛擬場景中虛擬的實驗器械的移動和步驟操作；可以避免使用者直接進行實驗而產生風險，通過執行機械手替代真人進行實驗，能夠觀察真實環境中的實驗結果，顯示終端顯示攝像頭拍攝的畫面，設置金屬罩，可以利用執行機械手做出一些危險性較大的實驗，能夠減少設備成本的同時，還可以獲得真實環境中實驗的結果展示，大大增加了教學的質量和學生學習的興趣。

技術領域

本發明涉及教學設備技術領域，具體為一種Vr虛擬現實實驗室的操作系統及方法。

背景技術

隨著新時期教學的發展，實驗室在教學中發揮著越來越重要的作用。實驗課是一種常見的理科教學方法。主要是通過現場的實驗進行教學，根據實驗操作者的不同可分為：教師演示、學生動手、師生協作三類。實驗教學法具有以下優點：(1)教學過程直觀、明了、生動，易引起學生興趣。(2)便于加深學生對有關學習內容的理解，加強學生對相關知識的記憶。(3)可以充分的調動學生的積極性，使學生主動地參與到學習過程中去。

雖然實驗課優點眾多，但實驗課所用設備比較貴重，學校建立一個科學探究實驗室需要很大的資金，對于偏遠地區或實驗條件較差地區的學校，由于缺少資金，很難建立科學探究實驗室。傳統教學模式受教學經費的限制，很難隨時隨地帶領學生實地講解。而增加一些實地教學設施，但在資金成本上投入很大，而且這些投入并不能重復利用。在這一方面，傳統教學方式明顯存在不足。

隨著信息技術的發展廣播、電視、網絡必將在一個平臺上統一，跨媒體將成為媒體發展主流。如：利用計算機技術存儲和處理信息的電子媒體將取代容量小、成本高、復制困難、不易保存的平面媒體，如報紙、雜志等等。多媒體平臺不但能提供聲像圖文并茂的新聞，而且還能提供電子商務、電子政務、電子公務、電子醫務、電子教務等多種服務。信息產業的發展已經經歷了3次浪潮，即以硬件為核心的浪潮、以軟件為核心的浪潮和以網絡為核心的浪潮，因此下一次浪潮應是信息采集、處理和傳播的浪潮，也就是以多媒體新聞為核心的多種信息服務崛起的浪潮。

虛擬現實是由高速計算機系統創建的一種令人感到身臨其境、可以獲得與環境交互體驗的虛擬世界。它綜合了計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能技術、傳感技術、語音處理與音響技術、網絡技術等多門科學，將計算機處理的數字化信息變為人們所能感受的具有各種表現形式的多維信息。通過視、聽、觸覺等作用于使用者，對使用者的控制行為作出動態的交互反應。傳統的仿真技術很少研究人的感知模型的仿真，無法模擬人對外界環境的感知--聽覺、視覺、觸覺，而虛擬現實帶來了人機交互的新概念和新方法，計算機模擬外界環境對人的感官刺激已經成為可能。隨著網絡通信速度的提高和帶寬的擴展，信息社會對教育提出了新的需求，VR技術的研究已經從高投入的航天、軍事領域開始進入教育領域，國內外都在加緊進行如何在教育領域使用虛擬現實的研究。虛擬現實技術涉及高等教育的各個學科，由于多維信息系統具有親臨其境的真實感和超越現實的虛擬性，使用者能夠沉浸其中、超越其上、交時交互，已顯示其實用性和先進性，技術潛力巨大，應用前景廣闊。采用虛擬現實和數字城市技術，則為傳統教育觀念和教育模式的轉變提供了新的可能。采用虛擬現實和專業顯示等先進的技術手段，建設實訓模擬教學系統，將徹底解決以上學校目前面臨的教學難題，并可大大降低學校的資金投入，成為學校信息化建設和教學模式的重要突破，也成為旅游、動漫專業實訓的最重要、最有效的教學手段。

隨著實驗室教學的快速發展，實現試驗教學的互動已經成為試驗教學發展的大趨勢。互動體驗式教學的內涵是根據學生所處年齡段的心理特征,由教學環境境在恰當時機結合情景進行教學活動,從而使學生能夠感受到較為真實的交流體驗,以期使學生的各項素質和邏輯能力得到綜合提升,使其感覺到教學活動與現實更加貼近。而互動體驗式教學重視的是從環境入手來完成互動體驗式教學。