卡莱制动产品（杭州）有限公司 浙江省杭州市 311106
摘要：近年来，我国科学技术发展非常迅速，使得我国各行业有了新的发展机遇和空间。如今，虚拟现实技术实现了长足的发展，其应用前景非常广阔。随着计算机技术的高速发展，虚拟现实技术更加完善。
关键词：虚拟现实技术；机械设计与制造；应用
引言
我国经济建设快速发展，人们生活水平的提高，使得我国快速进入现代化发展阶段。近年来，我国的科学技术水平尤其是计算机互联网相关技术发展迅速，在此背景下，基于计算机互联网技术而产生发展的虚拟现实技术日益影响到了人们的生产生活。作为一种新兴的高科技技术，虚拟现实技术在机械设计与制造中被广泛应用，有效推动了机械设计与制造产业的发展。当前，我国对虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用研究不足，使得虚拟现实技术在机械设计与制造中应用的优势和价值难以发挥。
1虚拟现实技术
虚拟现实技术作为仿真技术的一个重要发展方向，是计算机图形学、多媒体信息技术、传感技术的多项集合。虚拟现实技术能够利用计算机，生产一种模拟环境，以多源信息的交互式三维动态，使用户能够沉浸在虚实世界之中，从中感受更加逼真、自然的动态三维环境氛围。例如，较为热门的VR技术、全景虚拟拍摄技术。从整体上看，虚拟现实技术是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，能够追踪观察者的头部、眼睛、手部，以此实现对人体视觉、听觉、触觉的数据采集及反馈，并将其进行相应的输出。相比传统二维技术，三维虚拟现实技术在图像产生的过程中，具备一定的精确性，对于视频、音频的要求较高，同时具备相应的抗干扰能力。这些特点对于工业设计来说，起到积极而深远的作用。
2虚拟现实技术的特点
1.实时性，虚拟现实技术的运用可以让产品和用户之间进行即时性、深入性的交互，对于提高用户的产品体验是极为重要的。而且生产商还能够在第一时间把用户的产品体验和反馈建议进行记录，并在短时间内对产品的不足之处进行调整、优化。除此之外，机械产品的设计结构也可以通过虚拟现实技术真实反映到计算机中并进行实时同步，这对于提升机械产品的性能是十分有利的。2.感知性，虚拟现实技术可以让人们用视觉、触觉、听觉等不同的感知途径来了解、体验机械产品的特点和功能，这种方式既可以为机械产品的设计人员带来更丰富的设计灵感，还可以帮助人们了解当前机械产品在功能上有待提升与完善的部份，对于机械产品后续的更新、升级意义重大。3.交互性，把虚拟现实技术融入到机械设计与制造环节中，可以让所有机械产品的体验者用自然、轻松的方式和虚拟世界里的事物进行即时的信息交互，也可以运用不同的手势或者语言下达命令操作虚拟对象。
3虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用分析
1.虚拟现实技术在机械设计中应用，机械产品的制造与生产过程中，最为基础的工作就是机械产品的概念设计，对机械产品进行设计，是后续生产制造工作开展进行的前提条件。产品的概念设计是相关设计人员创造性思维的体现。而在机械设计中应用虚拟现实技术，有着两个方面的作用与体现：首先虚拟现实技术能够帮助相关设计人员对机械产品的概念进行优化，虚拟现实技术的交互性与感知性的特点能够让设计人员通过用户对产品的虚拟使用感受不断对机械产品进行优化。同时，虚拟现实技术还能够让设计人员利用三维环境直接对机械产品的模型参数等进行修改，提高产品设计的效率与质量。其次虚拟现实技术能够帮助设计人员更加清晰地掌握产品实际地体验感受与概念设计之间的区别与差异，帮助设计人员根据设计思路对机械产品设计概念进行调整。除此之外，虚拟现实技术能够让用户直接对产品进行感受，从而帮助产品设计者了解到用户的使用体验，针对用户需求对机械产品设计进行优化。2.虚拟现实技术在机械制造中应用，虚拟现实技术在机械制造中的应用主要有三种表现形式，分别为设计、控制与生产。
在机械制造中，相关工作人员可以先行应用虚拟现实技术，模拟在机械制造中的产品设计情况，并以此作为依据对机械产品的制造工艺与技术等进行不断地调整与改进，使得机械制造技术工艺获得提升，提高机械制造的效率与质量水平。在机械制造过程中，则可以应用虚拟现实技术对整体制造过程流程进行模拟，从而更好地控制机械制造工作，对机械制造进行管理，更加细致地对机械制造过程进行监控。在机械制造生产中，虚拟现实技术则能够及时地发现产品问题，从而加以解决处理，提升机械产品品质性能。
4虚拟现实技术在其它领域中的应用
4.1基于虚拟现实技术的采煤机截割路径规划技术构想
综采工作面主要技术装备有采煤机、刮板输送机和液压支架。液压支架主要用于工作面推进和工作面顶板支护。采煤机与刮板运输机共同完成圆形截煤。其中刮板输送机布置在煤层底板上。当煤层底板起伏时，刮板输送机分段适应地形产生轻微弯曲。采煤机通过行走轮与刮板输送机的溜槽啮合，行走轮与刮板输送机连接，使刮板输送机平稳前进，采煤机通过调整摇臂将滚筒送至指定位置，完成切割工作。在综合开采项目的选择和设计阶段，往往要考虑地质条件、储煤条件、设备选型、生产能力等因素。因此，综采工作面选择设计周期长、难度大，煤矿企业需要快速选择，并尽可能多地预选方案，以减少今后可能出现的问题。利用虚拟现实引擎Unity3D，研究了采煤机滚筒截割路径规划方法，得到了虚拟采煤机在三维地形上的作业仿真。基于实际设备的几何模型、运动模型和规则模型，建立了采煤机工作过程的虚拟模型，与实际情况完全吻合。
4.2制造技术
虚拟现实技术中的制造系统，给产品的模拟制造营造了良好的技术条件，在对计算机模拟产品进行研发设计的过程中，高新计算机虚拟信息交互，能够大大减少工业设计中产生的资源和成本浪费，在产品开放的制造中，具备更加优质的性能。此外，通过虚拟制造环境，能够最大程度上规避风险，增进产品设计风险管控，确保产品生产中的潜在隐患得到消除。
4.3虚拟产品概念设计中的应用
所谓的“概念设计”是针对概念产品的设计形式，其目的是为了能够获得产品的基本形态，是产品研发与设计中最为关键的组成部分，对于产品的生产成本有着密切的关系。把虚拟现实技术运用到概念设计中，要从以下两个方面进行着手：一是运用虚拟现实技术优化、改进机械产品概念中的不足之处，既能够为机械制造的设计人员提供语音识别输入所带来的便利性，而且机械产品设计人员还可以通过不同的手势动作以及程序输入的方式进行操作。二是可以为产品设计人员理清机械概念的思维和设计内涵的表达，让更多的人可以直接、立体地感受产品的设计意图，不仅可以提高机械产品设计的成功概率，还可以强化机械产品在激烈的市场竞争中的核心竞争力。此外，虚拟现实技术的运用也可以让用户的产品体验变得更加完整，而厂商也可以按照用户的体验来对产品的不足之处进行及时调整、改进，并生产出更多让用户满意和认可的产品。
结语
综上所述，在当今虚拟现实技术不断发展进步的背景与趋势下，社会中各行各业都已普及应用虚拟现实技术。在机械设计与制造中，虚拟现实技术的应用有着诸多的优势与价值，对其进行分析研究希望能够帮助机械设计与制造产业进一步发展。
参考文献：
[1]刘荣唐.虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用研究[J].房地产导刊，2017（6）：222.
[2]陈盛发.虚拟现实技术及其机械设计与制造中的应用分析[J].中国机械，2015（24）：95-96.
[3]刘炳新.虚拟现实技术及其在机械领域的应用[J].南方农机，2017，48（21）：126+138.