仿真技术范文10篇

飞行仿真技术（FlightSimulation）是以系统技术、相似理论、控制理论、计算机技术、信息技术及飞行器应用领域的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用建立的飞行器各分系统数学模型和物理模型与飞行器部分实物结合，对飞行器进行动态试验和研究的一门综合性技术。目前该技术已成为飞行器前期论证和设计、后期加工、制造、测试、以及完成后的维护和使用过程中的故障排除等各个阶段重要的技术手段，另外也成为飞行员训练重要工具。飞行仿真技术作为航空领域的一项重要技术，受到航空界的高度重视，并取得了飞速发展。21世纪，我国军用和民用航空事业蓬勃发展，为飞行仿真技术的发展提供了契机，亟须建立一个与我国航空工业发展规模和水平相适应的飞行仿真产业。介绍国内飞行仿真技术的类型和发展现状，并总结了仿真技术的发展趋势。

1.飞行仿真技术的分类

按照飞行仿真模型类型及其实现方式的不同，可以分为全数字仿真、半实物仿真和人在回路仿真三类。下面从这三类介绍飞行仿真技术。

1.1数字仿真

在计算机出现之前，仿真都是利用实物或物理模型进行行业曲线linkindustryAppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.11.010可替代度影响力可实现度行业关联度真实度研究，例如风洞试验与模型飞行试验等，由于物理试验操作复杂、成本较高，并且存在一定程度的不可重复性，随着计算机的发展和应用，人们开始使用计算机进行仿真。数字仿真就是建立数学模型在计算机上反复进行的试验，是利用编程建立飞行器的数学模型进行仿真计算。数字仿真无需做模拟环境的各种物理效应设备，直接利用键盘等外部输入设备改变系统参数，经过仿真计算后，将仿真结果输出至外部显示设备。数字仿真流程如图1所示。数学仿真尤其适用于研究开发、方案论证和设计阶段。

1.2半实物仿真

摘要:实验在应用化学专业学生的实践教学中处于非常重要的地位，但是传统实验教学模式有许多弊端，严重影响了教学质量。将虚拟仿真技术引入到应用化学专业实验教学中，可有效地解决限制化学实验教学发展的诸多因素，建立起传统方式和现代技术并存的实验教学模式。构建虚拟仿真实验教学平台，应遵从虚实结合的原则，设计多层次循序渐进的虚拟仿真课程并强化师资培训，以期为社会提供优秀的应用化学人才。

关键词:虚拟仿真;应用化学;实验教学

实验在高等学校的实践教学中处于非常重要的地位，具有直观和操作性的特点，是学生将理论知识转化为实践能力的主要途径。应用化学作为一门介于化学和化工之间的独立学科，所培养的人才需要具备化学方面的基础知识、基本理论、基本技能以及相关的工程技术知识和较强的实验技能［1］。可以说，实验教学贯穿整个应用化学专业学生的本科学习阶段。但是一些实验受到实验场地、条件、资源、设备和时间等诸多原因的限制很难开展，严重影响了学生的学习成效，使得教学质量面临着严峻的挑战。信息技术的发展为传统教学方式的变革提供了基础，虚拟仿真实验的广泛开展为强化实践教学、改善教学质量提供了重要保障。在虚拟仿真实验的开发过程中，一个信息化、网络化的集成环境被搭建起来，师生可以将听觉、视觉和触觉等感知的虚拟实验环境融入到课堂中，这为应用化学专业实验的教学提供了全新的思维模式［2－3］。

1应用化专业实验传统教学模式的不足

应用化学是一门应用性和实践性较强的专业，实验教学是该专业的重要组成部分，对学生的实践技巧与能力有着直接的影响，一些实验教学受到很多因素的影响，导致本科实验教学开展不顺利。

1.1实验时长，实验安全及环境保护问题

【摘要】研究服装数字化方向的“互联网+服装定制”关键技术，结合服装MTM技术和三维服装虚拟展示技术，并利用三维人体扫描技术、数据库技术及服装CAD等技术，形成集“人体尺寸测量、试衣体验、个性化定制和销售管理”为一体的服装数字化定制模式，以提高服装企业在激烈的市场中的竞争力，为消费者打造一个“颠覆传统购物模式”的男衬衫个性化定制和体验服务平台。

【关键词】个性化；定制；虚拟仿真

随着社会经济的不断发展，人们对服装的消费观念逐渐转向符合自己体型特征和审美需要的定制类服装，如何迅速响应市场的变化，低成本、高质量地满足客户需求，是目前服装企业面临的一道问题。三维服装虚拟仿真技术将整个服装个性化定制模式搭建得完美无瑕，从三维人体扫描获得全方位人体数据尺寸，到CAD量身定做样板的自动修正，再到服装的实时虚拟展示，最终实现网络零售。可以有效地提高服装企业的生产效率，降低运行成本，增强竞争力。

1虚拟仿真技术及其虚拟仿真流程

随着信息技术在服装领域的运用与成熟，服装设计与生产的网络化、虚拟化已逐渐成为现代服装企业发展的特征。三维服装虚拟仿真技术是依据三维人体扫描获得的人体尺寸数据，将设计好的平面纸样导入到系统中，通过虚拟缝合、渲染等技术制作出虚拟样衣，再通过3D成像技术，获得逼真的三维虚拟动态展示效果。三维服装虚拟展示技术即在该环境下诞生。虚拟服装展示技术能够快速逼真地将真人模型导入虚拟试衣系统，进行成衣设计、虚拟缝合和试穿，该技术和成果保证服装企业和消费群体能够更快地接触到新的服装设计产品，给消费群体创造更满意的试穿体验。服装虚拟仿真展示的整个流程如下所述。1.1人体数据和人体模型的提取过程。客户通过三维人体扫描设备进行人体扫描，提取人体各个部位的数据，同时生成人体模型。该模型可导入虚拟试衣系统的人体数据库中。1.2服装设计和虚拟缝合过程。服装设计人员根据客户需求进行产品设计，选定服装款式、面料、颜色、图案、材质、悬垂效果、物理性能以及使用的线迹类型、使用的辅料和装饰标等相关信息；版型人员根据提取的客户人体数据以及设计的款式信息等内容进行二维样板的制作，并导入三维缝合系统，按照工艺要求和设计要求进行三维缝合，缝合过程按照实际的样衣生产过程进行，保证缝合成衣的真实性和可产业推广性。1.3服装虚拟试穿过程。版型师和设计师结合前期的设计和缝合，对服装进行试穿，在试穿过程中加载客户所要求的面料、图案、色彩、材质、线迹和装饰标等相关服装因素，同时考虑面料的物理性能和自然悬垂效果，合理地处理服装褶皱。从试衣系统中导出fbx格式或者obj格式的服装模型和人体模型。1.4虚拟动态展示过程。将导出的obj格式的服装模型和人体模型导入三维建模软件，进行后期的渲染和动画制作，最终导出为视频的格式以及试穿照片的格式一起呈现给消费群体。虚拟试衣展示技术能够快捷、准确和高效地完成服装的制版、缝合到试穿以及动态展示的整个过程。虚拟服装展示不仅具有真实性，可以模拟不同尺寸、不同面料、材质、悬垂效果、工艺制作过程和人体动态，同时可以反映不同体型特点的人体的虚拟试穿效果，而且具有可产业推广性，能够快速、高效和逼真地反映客户对服装的需求。

2研究内容

本文作者：何飞龙刘启钢工作单位：成都铁路局

经验公式存在的不足通过对上文提及的验证设备和安检设备数量配置经验公式的分析，可以看到计算方法中存在3个方面的问题：（1）高峰时间内客流按照均匀分布到达，未能反映客流的波动性；（2）静态公式计算忽略了客流对验证设备、人员的动态需求，采用取上限方法匡算设备、人员必然造成资源浪费；（3）该公式以铁路局为单位设置通过能力参数，忽略了不同车站、不同客流的差异性。以重庆北站为例，2010年重庆北站运行图数据，12：30～13：30为高峰，开出6列，估算发送旅客10000人，设计70个验证口。实际高峰客流5000人，重庆北站的验证口在人员操作不熟悉的情况下约30个验证口就能满足需要。

设备配置的仿真计算方法研究

针对公式计算方法存在的不足，本文基于行人仿真技术，研究提出车站验证、安检设备配置仿真计算方法。该方法利用计算机技术，建立车站电子仿真模型，对旅客的行为进行仿真，利用排队长度指标判断不同仿真方案的优劣，从而确定经济、合理的设备配置方案。车站行人仿真技术和方法参考文献[9～12]。仿真模型及计算基本流程客流仿真系统的基础模型是社会力模型。社会力模型认为行人的行走并非受到外力作用，而是受到自身的驱动力，这种驱动力就是所谓“社会力”。社会力包括3类：行人为了达到和保持自身期望速度而具有的向前的动力、与障碍物或者其他行人保持一定距离的力、行人对外部环境好奇所产生的引力。其数学模型参考文献[14]。仿真计算的主要步骤包括：基础资料处理、仿真建模、方案编制、动态仿真和仿真评估。其工作流程如图1。重庆北站平面布局重庆北站主站房为扇形建筑，主进站通道在扇形中部，旅客从下方中部进入，首先经过验证口，然后经过安检口，进入车站候车大厅。由于其他区域与验证、安检设备计算无关，所以仿真建模只针对这两个部分进行研究。基本参数取值由于验证口通行速度取决于车站组织措施、旅客素质、身份证类型比例等相关因素，难以给出标准的通过速度。通过对现场验证检票的现场实测和统计，得到重庆北站验证口平均通过速度为13.2s/人。见表1。安检仪通过速度同样需要通过对车站进行大量实测，才能统计出平均通过速度。重庆北站安检仪平均通过速度3.43s/人。见表2。

仿真模型及数据分析

仿真模型行人仿真技术可以对整个车站及枢纽的客流组织进行仿真评估[13]。本文只对重庆北站的验证口厅、安检大厅等区域进行建模。见图3。仿真方案仿真方案的编制主要考虑在客流总量不变的情况下，分别配置不同数量的验证、安检设备，通过仿真试验并计算排队长度，从而找到排队长度合理、设备数量合理的设备配置方案。根据重庆北站春节高峰时段旅客进站人数统计，普速旅客约7000人。本文在此基础上，考虑一定的浮动，分别以高峰小时5000、6000、7000人为基础编制仿真方案，见表3。仿真结果分析客流组织结果评价指标是排队人数。根据近年现场组织经验，排队超过10人时旅客等待时间过长，服务体验较差。因此，本文将对各验证口、安检口的排队人数上限定为10人，超过10人则认为方案不合理。通过仿真，得到统计结果见表4。通过车站客流组织仿真，可以对车站验证、安检排队的动态演变情况进行统计分析。动态仿真表明，在设备能力不够的情况下，随着客流不断增加，排队现象出现，其排队人数会逐渐增加。通过对评估结果的分析，重庆北站在高峰客流5000人、6000人、7000人情况下的设备最优配置见表5。

随着我国对于职业教育的持续关注，以及数控加工技术各方面科学化的提高，数控机床操作人员的专业素养被重视起来，职业学校对于数控机床操作人员的培训更加重要。可是，对专业人员进行培训需要有大量资金投入，使实训教学能够维持。可是大部分实训课程的消耗过大，因此很多学校想出了降低实习消耗的办法，这些方法很容易使学生在学习的过程中得不到有效的培训。目前，数控仿真技术以及计算机和在职学校的教学紧密结合，这样可以使教学进一步提高，也可以有效的节约能源。

1数控仿真技术应用的意义

1.1有利于提高学生的学习兴趣。仿真技术是一种比较有用的教学方法。在进行教学活动的过程中，仿真技术可以有效地让学生之间进行沟通和交流，也能够让教师进行情景创设，仿真技术在进行教学的时候可以创设很多种不同的情景，还可以应用一些三维模型，这就可以很大程度上使学生的学习更加顺利，成绩也能得到提高。仿真技术的反馈比较及时，教师在进行教学的过程中，使用仿真技术也能够使教学整个过程更加生动形象。使学生的学习当中遇到任何问题都可以创设相关模型更加直观地对问题进行探索。1.2仿真教学能够降低学校的教学成本使用传统教。学法在一定程度上很难满足目前科技飞速的发展，而教师在进行教学的时候，需要应用到很多更加先进的仪器来帮助学生学习。使用仿真技术来构造实训基地和实训教室，极大程度的压缩了学校投入的成本。仿真技术进行生个更新换代是依靠信息技术和软件来进行得，并不用投入更多的成本，而且在使用的过程中也并不会对任何原材料额外消耗，而且还能够应用计算机技术及时的对新的内容进行补充，使学习学生能够学到最先进的科学技术。1.3仿真技术具有广泛的适应性。学生进行传统的实训课进行教学的时候，教师使用的硬件设备往往跟不上实际应用的情况。而在使用仿真技术的时候，就可以让学生在学习的时候更加能够符合实际工作情况。使用数控仿真技术，可以使教师训练学生进行不同的数控操作，并且体验更加真实，使学生在工作的时候，能够更加得心应手。1.4仿真技术能够解决传统实训教学过程中的各种难题。在教学的时候使用数控仿真技术，在压缩成本的同时，在实际训练的时候，因为学生对于操作流程不熟悉，很容易造成机器损坏或是出现安全隐患。而使用仿真技术对学生进行实训，就可以在很大程度上避免出现安全隐患，学生可以使用课堂上学习到的知识，对项目进行探索。数控仿真技术在一定程度上可以使实训的效率提高，也可以向学生们展示真正工作的环境以及标准的流程，对于学生的知识接受情况，也有一个智能的考核，针对不同学生的情况进行个性训练。仿真技术是使用真实的数据来模拟一个虚拟操作平台，但是这个操作平台有十分严格的操作标准，可以对实际工作中使用到的设备进行模拟还原。学生在进行实训的时候，能够避免设备损坏的问题，同时也能够对最先进的机器进行操控。让学生的整体的学习效果增加。

2数控加工仿真系统

目前，虚拟现实技术和计算机在不断地改进，已经拥有了可以模拟实际机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工程序，这个程序可以有效地将现实生活中的情况和数控加工使用流程进行模拟。使用计算机仿真程序对学生进行教育，可以使学生的理论知识和实际操作水平得到培训，而且操作的过程中可以避免安全隐患，更加稳定，也可以使投入的资金节省。很多职业学校将计算机仿真技术使用在数控操作学生的教学当中，也探索出了很多数控加工仿真教学程序以及不同的数控加工仿真软件。数控加工仿真软件能够在单独的系统上进行操作，也可以使用计算机信息网络进行运行。单独操作机床模型的方法，只需要使用一台计算机，就可以在显示屏的仿真面板上，对于数控机床进行实际训练。对零件进行切削的情况是使用三维动画的形式进行模拟的，使用这样的教学方法，可以有效地对学生进行实际培训。使用计算机网络技术进行数控加工仿真软件的应用是将学校的教学系统和实际的机床进行网络连接，让学生能够使用硬件来对零件进行切削。学生使用的是仿真面板，但是，表现出来的情况和实际在机床上进行操作是没有区别的，也就是使用计算机以及其他硬件和软件来进行真实场景的模拟，学生可以在仿真场景中进行和真实场景没有差异的训练。使用这样的方法，能够将学生的实际操作能力发展起来。数控仿真程序的主要内容是数控机床，而虚拟数控机床又是虚拟制造技术中的一个重要的执行单元。它不仅在数控加工过程中为产品设计提供了可制造性的分析，而且在数控系统的学习和培训中，为被培训人员提供了完善的学习方法和学习环境。数控仿真系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全。

3数控仿真系统功能及在教学中的应用

仿真技术是伴随着计算机的普遍应用而兴起的，它结合了多门学科及理论，充分利用计算机和相关软件对所需要的设计展开虚拟实验，是一种综合性技术。在早期的计算机仿真技术中，通过随机数实验的方法解决问题，也被称之为蒙塔卡罗方法。仿真技术的成熟与稳定是在科技与工业的发展中进行的，对人们的生产生活产生了不可磨灭的影响。它从出现到应用普及主要经历了三个主要阶段：模拟机仿真、模拟数字混合机仿真以及数字机仿真。

1仿真技术对机械设计制造行业的作用

仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精确，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。

2仿真过程的实现

2.1模型的建立

在机械设计制作的过程中，若要使用仿真技术，首先就要设计编辑条件和约束条件，确定研究目标，进而建立一个可以满足系统要求的仿真运行系统。系统初步建立之后，便要求设计者根据相应的学科知识对该系统进行数字化表述，也就是对系统建立数学模型。通常状况下，数学模型由于时间不同可分为动态和静态两种，其中动态模型又可以分为离散、连续和混合时间三种。

【内容摘要】随着我国城市规模不断扩大，各大城市对园林建设提出更加严格的要求。为了培养出合格的园林人才，在开展园林实训教学时，要积极进行教学改革，提高学生的实践能力。充分发挥出虚拟仿真技术的优势，结合园林实训教学的情况，明确教学目标，将虚拟仿真技术与园林实训教学有机结合，创新教学模式和教学方法，给学生带来良好的学习体验。

【关键词】园林工程;实训教学;虚拟仿真技术;教学创新

虚拟现实技术主要是利用计算机技术模拟三维空间打造虚拟而逼真的世界，使人们有身临其境之感。随着数字技术的不断发展，虚拟现实技术与教学的融合日益紧密。在开展园林实训教学时，可充分利用虚拟现实技术的功能，提高学生的实践能力，转变传统的人才培养模式，达到预期的教学效果。

一、虚拟仿真技术在园林实训教学中的优势

园林教学包含的内容和知识点众多，学生在学习这门课程时，需充分运用各种材料打造相应的景观，通过对地形进行改造，打造相应的建筑，对园林场景进行合理布置，还需结合完善的美学知识与历史文化内容，创造出多种多样的空间，给人们带来不同的感受。园林设计师要具备丰富的想象力，能够充分结合用户的需求进行设计，因此，在园林教学中融入虚拟现实技术，挖掘其技术优势，创造真实的实训情境，从而达到实训的教学目的。当学生置身于虚拟仿真技术所营造的虚拟环境之中，进一步了解园林景观内容。该技术能够营造出不同形态的植物、造型各异的亭子、经典的古典园林空间和小区环境。学生无需通过实地参观的方式就能有身临其境之感。教师可充分发挥出虚拟仿真平台的优势，使学生能够充分了解实训的内容和相关理论知识。然后，教师可在平台中为学生发布实训的目的和内容，使学生了解实训的注意事项。学生可充分结合相应的理论知识进行在线练习，然后参与到技能在线测试之中。通过虚拟仿真实训平台，教师可与学生之间随时进行交流，学生遇到问题后可随时向教师咨询。通过虚拟仿真技术可以调动学生主观能动性，使学生在虚拟场景中对内容进行可视化编辑和调整，展示出不同的场景效果，激发学生的创造思维，使学生具备创新能力。

二、虚拟仿真技术在园林实训教学中的应用条件

摘要：数控加工仿真技术主要基于计算机环境下，进行的模拟实际数控加工的技术流程。一般来说，数控加工仿真技术需要依赖仿真软件的大力支持，才能够实现三维实体仿真技术的相关要求，为数控代码检验以及干涉碰撞等方面的工作提供数据支持，具有较大的实行意义。针对于此，文章主要以数控加工仿真技术为研究对象，结合该技术的具体类型，阐明数控加工仿真技术的研究现状。并在此基础上，进一步指明数控加工仿真技术的发展展望。

关键词：数据加工仿真技术；三维建模；研究现状；展望

数控技术俨然成为有效推进我国工业化进程的基础保障，并成为我国现代化工业必不可少的重要技术。为进一步确保数控加工过程中的科学性与合理性，往往需要在完成数控程序编制工作后，实行正确性检验工作，目的在于规避正式加工过程中因程序失误或者操作失误，造成的过切、欠切、碰撞等隐患问题。一般来说，在机床实际加工之前，利用计算机仿真技术实现数控加工过程中的模拟流程，基本上可以为数控程序的评估准确性提供坚实基础，防止实际加工因工序或者程度失误而出现严重的隐患问题。

1数控加工仿真技术的研究现状

现阶段，数控加工仿真技术主要以几何仿真为主要的核心技术。其中，数控代码作为几何仿真主要的驱动源，通过利用三维建模技术与过程仿真技术相结合的方式实施数控加工仿真技术流程。首先，生成刀具移动轨迹数据；其次，利用轨迹形状与被加工的几何体进行求交运算；再次，根据生产的坐标数据与加工后零件的相关参数，确定中间结果；最后，利用三维建模以及动画技术将过程结果分别展现到计算机屏幕上面，实现预期的技术内容[1]。根据当前的发展现状来看，数控加工仿真技术主要分为以下几种方式：1.1数控代码处理技术。一般来说，计算机无法直接识别数控代码，往往需要借助编译器等设备对数控源程序完成转换过程。根据以往的实践经验来看，数控源程序转换往往多以计算机可以执行的中间结果为主，并将其视为加工仿真的驱动源。因此可以说，数控系统中数控代码编译模块可以作为实现数控代码处理技术的关键保障。数控代码编译器可以根据执行步骤的不同，将其分为数控代码检错、数控代码翻译以及刀心轨迹计算等。操作人员需要结合实际情况进行合理选择，确保数控加工仿真技术的应用合理性。1.2三维建模技术。数控加工仿真技术基本上是以几何模型的顺利建立作为实现数控加工过程仿真的基础条件。因建模方法存在较大差异，导致最终得到的仿真结果也具有较大不同。一般来说，数控加工仿真三维模型在具体建立方面，基本上以建立加工环境模型以及加工形体模型为主[2]。其中，加工环境模型主要特点在于不随着仿真过程的改变而变化，对于数据结构的要求较低，往往需要借助直接实体造型以及三维建模软件组成。加工型体模型主要特点在于加工过程随着刀具的运动而运动，状态处于不断变化过程中。1.3动画仿真技术。动画仿真过程的实现是数控加工仿真过程的主要技术。可以说，仿真效果将会对仿真结果的好与坏产生直接影响。一般来说，动画仿真过程多以刀具运动轨迹以及材料去除等两个过程为主要的仿真对象。其中，加工过程动画仿真是实现动画技术的重点内容，必须予以重点处理。另外，计算机实现动画的方式多种，仿真系统往往需要采用帧动画或者双缓存技术等方式，实现加工过程中的动态仿真技术内容[3]。1.4碰撞干涉检测技术。碰撞干涉检测技术属于数控加工仿真实现的重要内容之一。一般来说，数控加工仿真往往以三维空间碰撞干涉检测技术为主。基于三维空间下，动态碰撞检测技术需要基于图象空间的碰撞检测或者基于物体空间的碰撞检测进行深入分析。其中，基于图象空间碰撞检测的三维模型主要以二维平面作为主要的投影，并利用深度缓存等方式进行合理计算，目的在于判断碰撞是否真实发生。基于物体空间碰撞检测的三维模型主要利用几何特征进行计算，根据最终得出的求交结果准确判断是否存在碰撞干涉情况。

2数控加工仿真技术的发展与展望

摘要：仿真技术是利用计算机虚拟模型模拟真实情况下的一种风险评估。20世纪初仿真技术已经得到应用。20世纪60年代，计算机技术突飞猛进，为仿真技术提供了高效先进的计算工具。直至目前，仿真技术在设计优化领域已经成为无可替代的有效手段。工业机械臂结构复杂、设计周期长、设计难度大。本文将仿真技术应用到工业机械臂的设计中，可以有效提高工业机械臂的设计效率、降低设计风险、减少废品率。

关键词：工业机械臂;结构设计;仿真分析

工业机械臂是工业机器人中的一种，被广泛应用到焊接、装配、搬运、检测等领域。工业机械臂由于关节较多，结构复杂，其设计中难度较大。本文将仿真技术应用到工业机械臂设计中，对一种六关节工业机械臂进行仿真分析，从而辅助机械臂结构设计，为其结构参数提供有效的理论依据。

1静力学仿真分析

静力学分析的目的是验证机构中各零件在某一特定姿态及受载情况下，是否超过材料的屈服极限而导致零件失效。利用静力学仿真结果，可以帮助设计人员在没有实际损失的情况下，以最小的代价确定合理的零部件尺寸，既实现了预定的结构强度，又合理减少了多余重量，降低零部件及加工成本。在SolidWorks中建机械臂的三维模型。当机械臂处于水平状态时，机械臂底座承受的弯矩最大，因此对此工况进行仿真分析。为了减少计算机资源的消耗，对机构内进行简化，将不影响分析结果的结构以配重块的形式附加到机械臂上，简化后的机构模型如图1所示。对简化后的模型进行网格划分，并施加重力场。在机械臂末端施加10kg的负载，将机械臂底座与地面固定，如图2所示。机械臂材料设为铝合金，在SolidWorks中进行静力学分析，得到如图3所示的仿真分析结果。从仿真结果看，机构最大应力位于第一关节装配体密封盖，最大应力数值为8.034×107N/m2，7075铝合金屈服极限为5.05×108N/m2，机构在10kg负载下工作时，并无零件失效情况产生。

2模态仿真分析

[摘要]虚拟仿真技术正在成为现代教育的重要组成部分。虚拟仿真因其直观、可操作、不受时空限制、安全性等优势,被视为口腔医学教育的一种先进辅助手段。该技术可在临床前教育中提高口腔医学生的精细运动技能、手眼协调能力,使他们能够在安全的环境中完善理论知识与技能操作。目前已有大量研究探索了虚拟仿真技术在口腔医学教育中的应用,进行了有效性分析。本文主要综述虚拟仿真技术目前在口腔医学各个学科教育中应用的研究进展,分析目前研究存在的不足,给口腔医学教育改革提供有益参考。

[关键词]虚拟仿真;口腔医学;教育

虚拟仿真(virtualreality,VR),也称虚拟现实,是指利用计算机将虚拟组件融入现实生活,或通过创建令使用者沉浸其中的虚拟场景,进而提供视、听、触等感官刺激,并以此实现仿真的人机交互[1]。在教育领域,虚拟仿真技术的影响力日益扩大,在医疗培训、航空飞行模拟培训、驾驶模拟培训以及医疗紧急情况培训等领域卓有成效[2]。在医疗卫生领域,虚拟仿真技术越来越多用于临床前培训、技能评估与手术辅助。但目前,国内口腔医学教育仍以传统模型与头模系统为主,这种传统模式对于学生理论知识与技能操作掌握的帮助有很多不足。虚拟仿真技术能够克服传统教学模式的各种局限,提供模拟现实的学习体验,目前,越来越多的教育工作者开始探索将虚拟仿真技术应用于口腔医学教育,国内高校开始建立虚拟仿真实验教学中心,以便更好地提升教学质量与效率[3]。

1虚拟仿真应用于口腔医学教育的优势

目前国内外高校在口腔教育领域广泛使用头模系统,这种传统的教学方法因其抽象性和时空局限性,不利于学生理解理论知识、培养临床实践技能和临床思维。虚拟仿真技术因其技术特性,一定程度上克服了这些不足。首先,虚拟仿真系统通过计算机创建的虚拟实境,可以再现传统教学模式中难以向学生展现的复杂抽象解剖结构与疾病发展过程。其次,虚拟仿真技术可操作性较强,一个完整的虚拟仿真系统除具备模型、手机和马达等硬件设施,还在软件层面实现了对系统中各种仪器的统筹协作,能够进行准确的实时跟踪反馈。目前,虚拟仿真可以提供多种操作课程供学生学习,包括龋损去除、牙体预备、阻滞麻醉等[1,4,5]。第三,虚拟仿真系统避免了学生操作技能不熟练时临床实习的不安全性。Ziv等[6]证明在传统口腔医学教育项目中适当使用虚拟仿真可以更好地提升学生的临床操作技能,同时避免伤害患者,减少了临床实习不必要的医患矛盾,有利于学生自信心的建立[7]。第四,虚拟仿真技术摆脱了传统教学模式对于教师的依赖性,打破了时空局限,对于培养学生的学习积极性、自主性有着重要意义。Iwanaga等[8]分享在三维虚拟空间中远程在线讲授外科手术及相关解剖学的经验,并将其与传统的教学方法(即面对面课堂和在线课堂)进行比较,在新冠疫情可能长期存在的背景下,为远程教学提供了创新性的解决方案。

2虚拟仿真在口腔医学教育中的应用