沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)

王大虎 張孟軍 孫存遠(yuǎn)

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)汽車維修教學(xué)因設(shè)備不足、代價(jià)昂貴而導(dǎo)致教學(xué)力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足實(shí)際需求的問(wèn)題，以車門損傷修復(fù)為例，利用HTC vive硬件設(shè)備與unity3d引擎技術(shù)，為增強(qiáng)汽修教學(xué)力度與效果，開(kāi)發(fā)沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)。首先對(duì)車門、損傷區(qū)域、維修工具等設(shè)備進(jìn)行3D建模，構(gòu)建車間全景;然后將模型制作一份簡(jiǎn)模，導(dǎo)入到unity3D中，利用Vive Input Utility 插件連接unity3D引擎與HTC vive硬件，編程開(kāi)發(fā)交互操作，將設(shè)備信息保存于SQL server數(shù)據(jù)庫(kù);最后在操作任務(wù)結(jié)束后，開(kāi)發(fā)一套理論考核系統(tǒng)，檢驗(yàn)學(xué)員培訓(xùn)效果。該系統(tǒng)在高校教學(xué)中取得了較好的效果，沉浸式培訓(xùn)方案在教學(xué)應(yīng)用中改善了傳統(tǒng)教學(xué)不足之處。

關(guān)鍵詞：3D仿真;汽車維修;虛擬現(xiàn)實(shí);沉浸式教學(xué)

DOI：10. 11907/rjdk. 182681 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2019）007-0104-04

Immersive Body Repair Teaching System

WANG Da-hu， ZHANG Meng-jun， SUN Cun-yuan

（School of Electrical Engineering and Automation， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， China）

Abstract： In view of the problem that the traditional vehicle maintenance teaching has insufficient equipment and high cost， the teaching intensity is far from being enough to meet the actual demand. For the repair of the door damage，in order to enhance the teaching strength and effect of auto repair， the HTC vive hardware device and the unity3d engine are used to develop the immersive body repair teaching system. First， 3D modeling of the door， damage area， maintenance tools and other equipment build a workshop panorama， then make a simple model， import the models into unity3d， and then use the Vive Input Utility plug-in to connect the unity3d engine and HTC vive hardware， programming development Interactive operation， save the device information to the SQL server database， and after the operation task is finished， develop a theoretical evaluation system to test the training effect of the students.The system has achieved good results in the teaching of colleges and universities. The application of immersion training program in colleges and universities has improved the shortcomings of traditional teaching methods.

Key Words： 3D simulation; vehicle maintenance; virtual reality; immersive teaching

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61601172）;河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院開(kāi)放課題項(xiàng)目（KFKT00000000）

作者簡(jiǎn)介：王大虎（1969-），男，河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)、圖像處理;張孟軍（1995-），男，河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)、圖像處理;孫存遠(yuǎn)（1995-），男，河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)、圖像處理 。

0 引言

傳統(tǒng)汽修教學(xué)面臨諸多限制，因?qū)嵱?xùn)設(shè)備非常昂貴，包括汽車部件樣本及維修套件，校方往往難以承擔(dān);其次，教學(xué)場(chǎng)地受限，由于汽修專業(yè)需使用體積較大的工作臺(tái)與專業(yè)儀器，如門板支架、鈑金工作站等，需要更多的教學(xué)空間;第三，學(xué)員在學(xué)習(xí)過(guò)程中，因操作不熟練，時(shí)常損壞設(shè)備，甚至可能引發(fā)危險(xiǎn)，導(dǎo)致學(xué)校在設(shè)備維護(hù)與安全保障方面投入加大?；谝陨显?，課程內(nèi)容時(shí)常被簡(jiǎn)化，甚至用播放視頻等方式取代實(shí)際操作，大幅降低了學(xué)員學(xué)習(xí)效率，達(dá)不到實(shí)際需要的教學(xué)力度，導(dǎo)致學(xué)員需接受二次培訓(xùn)，耗時(shí)耗力。同時(shí)，教員在授課時(shí)局限性比較大，如講解盤式打磨機(jī)與外形修復(fù)機(jī)的正確使用方法時(shí)，難以進(jìn)行詳盡描述。

因此，本文充分發(fā)揮軟件教學(xué)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)，以期解決設(shè)備成本高與場(chǎng)地受限的問(wèn)題，該系統(tǒng)還可重復(fù)利用，節(jié)約資源。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）最早應(yīng)用于美國(guó)航天部門飛行員培訓(xùn)中，它是一種可創(chuàng)建、體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺(jué)等感官模擬，讓用戶感覺(jué)仿佛身歷其境，可以在三維空間中觀察及操作互動(dòng)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽修教學(xué)是必然趨勢(shì)，但經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)類教學(xué)系統(tǒng)雖極度認(rèn)可，卻并沒(méi)有提出一項(xiàng)真正可行性方案與具體開(kāi)發(fā)流程。陳衛(wèi)國(guó)[1]提出對(duì)汽車零部件進(jìn)行數(shù)字建模，借助搜集的數(shù)據(jù)，將設(shè)備以3D的新型形式帶入課堂，可解決硬件資源有限的問(wèn)題，但不涉及到人機(jī)交互，無(wú)法完成實(shí)操訓(xùn)練;蔡偉明[2]提出將VR技術(shù)融入到汽車職業(yè)教育領(lǐng)域，以分布式教學(xué)方式將教員與學(xué)員放置于同一虛擬環(huán)境內(nèi)，但并沒(méi)有提出可實(shí)施性開(kāi)發(fā)流程;滕菲[3]提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與汽修實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，將設(shè)備建模后進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)，有助于部分簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)課程講解，但設(shè)備模型沒(méi)有進(jìn)行處理，制作粗糙，且沒(méi)有以實(shí)際汽修廠工作流程制定系統(tǒng)方案，沒(méi)有完整的工作流程仿真，培訓(xùn)效果不佳。針對(duì)以上不足，本文開(kāi)發(fā)了沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以常見(jiàn)汽修操作為例。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，首先對(duì)車門制作損傷，然后進(jìn)行修復(fù)工作：用鈑金錘對(duì)車身?yè)p傷處均勻敲擊，用帶式打磨機(jī)將損傷處打磨光滑，用記號(hào)筆在損傷區(qū)四周畫(huà)一個(gè)近似橢圓的區(qū)域，用盤式打磨機(jī)把橢圓區(qū)域內(nèi)部打磨光滑，在車身筋線處焊接成排介子，使用菱線拉力器對(duì)筋線進(jìn)行整體拉拔作業(yè)，最后用測(cè)量尺對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，觀察是否存在高低點(diǎn)，如果存在，則使用外形修復(fù)機(jī)進(jìn)行精修。操作前需要對(duì)車門、門板支架、鈑金頂鐵組套、B-2000外形修復(fù)機(jī)、B-3000鈑金工作站、菱線拉力器氣、動(dòng)盤式打磨機(jī)、環(huán)帶打磨機(jī)、圓口大力鉗、砂紙砂帶等設(shè)備進(jìn)行三維可視化建模，并進(jìn)行交互仿真。沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)人機(jī)交互框架如圖1所示。

由圖1可知，沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)主要分為3個(gè)部分，首先進(jìn)行實(shí)地考察，然后開(kāi)發(fā)軟件部分，最后引入硬件部分。實(shí)地考察時(shí)需詳細(xì)了解汽修工作流程與工作原理，在員工指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。拍照取材，分析系統(tǒng)功能需求，由于使用工具時(shí)容易引起車門變形，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)將細(xì)節(jié)凸顯出來(lái)。軟件部分首先對(duì)照?qǐng)D片與CAD圖紙，用3Dmax進(jìn)行高精度建模，力求設(shè)備模型尺寸形狀與實(shí)物保持一致[4]。由于unity3D運(yùn)行性能受模型面數(shù)影響，面數(shù)越多運(yùn)行速度越慢，因此需將高精度模型重新制作一份低模，低模外形大致與高模保持一致，將高模紋理與貼圖信息烘焙到低模上，這樣既保留了高精度模型表面信息，又減少了模型面數(shù)，建低模時(shí)應(yīng)保證不能出現(xiàn)超過(guò)4條邊的面，否則在unity3D中運(yùn)行時(shí)會(huì)計(jì)算出錯(cuò)。將制作好的低模導(dǎo)入到unity3D中，建立一個(gè)完整的工位場(chǎng)景[5]，在場(chǎng)景添加燈光、自然氣流、環(huán)境光等自然元素，模擬真實(shí)的自然環(huán)境。

利用CSharp腳本語(yǔ)言開(kāi)發(fā)人機(jī)交互系統(tǒng)、虛擬操作流程與考評(píng)模塊，借助Vive Input Utility插件接入HTC vive硬件設(shè)備，學(xué)員通過(guò)頭戴顯示器“進(jìn)入”虛擬工位環(huán)境中[6]，通過(guò)VR手柄，拿起場(chǎng)景中的鈑金錘，打磨機(jī)等工具，走到損傷車門前，進(jìn)行修復(fù)作業(yè)，操作完成后，調(diào)出考評(píng)模塊進(jìn)行考核，返回的成績(jī)信息將被記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2 系統(tǒng)硬件配置

為增強(qiáng)學(xué)員在虛擬環(huán)境中的沉浸感和想象性，提高人機(jī)交互的流暢性、舒適性[7]，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)硬件設(shè)備發(fā)展迅速。本文系統(tǒng)使用HTC與Value公司共同開(kāi)發(fā)的一款頭戴顯示器HTC vive[8]，其使用一塊OLED屏幕，單眼有效分辨率為 1 200×1 080，雙眼合并分辨率為 2 160×1 200，畫(huà)面刷新率為 90Hz，延遲為22ms，實(shí)際體驗(yàn)為零延遲，無(wú)眩暈感[9]。2 000分辨率降低了畫(huà)面顆粒感，沒(méi)有紗門效應(yīng)。近視在400度以下者無(wú)需佩戴近視眼鏡依然能看清畫(huà)面細(xì)節(jié)。兩個(gè)單手持控制器，配備 24 個(gè)感應(yīng)器、多功能觸摸板、雙階段觸發(fā)器、高清觸覺(jué)反饋與可充電電池。內(nèi)置定位系統(tǒng)（Lighthouse），可同時(shí)追蹤顯示器與控制器位置，追蹤位置4.5*4.5m，內(nèi)部有Steam box主機(jī)、光敏傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)等。嵌入高精度激光定位傳感器，追蹤精度為0.1度[9]。Lighthouse由兩個(gè)可移動(dòng)便捷基站組成，基站的LED閃光與頭盔及手柄光敏傳感器信號(hào)同步，根據(jù)位置差計(jì)算學(xué)員當(dāng)前位置。

在PC機(jī)上調(diào)試HTC，系統(tǒng)PC機(jī)CPU為英特爾酷睿i7 8700K（6-核/12-線程，12MB 緩存，最高可超頻至 4.6GHz），顯卡為NVIDIA Forced GTX 1080 Ti含11GB GDDR5X，16GB內(nèi)存[10]，單通道為HyperXDDR4 XMP 2933MHz專業(yè)版本。將HTC live與PC機(jī)連接后，搭建基站，選擇進(jìn)入房間校準(zhǔn)頭盔與手柄的位置，運(yùn)行軟件系統(tǒng)，調(diào)試距離與高度。

3 關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)3Dmax建模軟件、unity3D引擎、HTC vive硬件設(shè)備開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的流程如圖2所示。首先通過(guò)獲取的車間、車身設(shè)備、維修工具等照片與圖紙進(jìn)行三維可視化建模，模型質(zhì)量直接關(guān)系到系統(tǒng)性能與界面美觀性，因此模型的合理制作與多級(jí)處理是開(kāi)發(fā)中的重要技術(shù);然后將處理過(guò)的模型導(dǎo)入unity3D引擎中，開(kāi)發(fā)交互功能，完成所有虛擬維修工作流程[11]。因程序量大，所以系統(tǒng)邏輯功能與層級(jí)關(guān)系應(yīng)合理流暢，如何維持運(yùn)行穩(wěn)定是系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn);最后接入HTC vive硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)沉浸式教學(xué)，學(xué)員能夠進(jìn)入虛擬工位進(jìn)行相關(guān)操作，將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界進(jìn)行連接，在現(xiàn)實(shí)中控制虛擬場(chǎng)景中的設(shè)備。

圖2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

3.1 三維可視化建模技術(shù)

汽修設(shè)備與工作環(huán)境的建模分為基本模型構(gòu)建與添加材質(zhì)紋理兩個(gè)部分。基本模型構(gòu)建需嚴(yán)格按照CAD圖紙與照片等素材數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范建模[12]，力求與生產(chǎn)工藝保持一致，為模型添加貼圖、材質(zhì)、細(xì)節(jié)，能使模型看上去更加真實(shí)，添加材質(zhì)時(shí)對(duì)光線參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如增添金屬邊緣高光反射、燈光下設(shè)備背面的陰影。

設(shè)備基本模型主要利用3Dmax建模軟件完成，PS輔助貼圖的制作。3Dmax建模方式有多種，可分為網(wǎng)格建模、多邊形建模、樣條線建模。系統(tǒng)使用多邊形建模完成車間環(huán)境與維修工具的制作，在構(gòu)建模型時(shí)，在最簡(jiǎn)單的模型如長(zhǎng)方體圓柱體的基礎(chǔ)上，添加點(diǎn)線面，并使用擠出、塌陷、切割等快捷命令將基本模型逐漸勾勒成目標(biāo)形狀，不停地添加點(diǎn)、線進(jìn)行位置調(diào)整，使模型更加精致，在建模時(shí)刪除看不見(jiàn)的面，減少場(chǎng)景面數(shù)，提高系統(tǒng)性能[13]。

場(chǎng)景基本模型制作完成后，需要對(duì)模型添加紋理信息與顏色信息。為使模型更加逼真，直接將原物體部分圖片貼在材質(zhì)球上，再將材質(zhì)球附著到模型上，為材質(zhì)球添加環(huán)境光，勾選菲涅爾設(shè)置，模擬模型處在真實(shí)自然環(huán)境中的光線效果，高光與陰影十分逼真。真實(shí)設(shè)備表面一般有些灰層，為表現(xiàn)出粗糙感、顆粒感，在材質(zhì)球上添加紋理貼圖，將紋理貼圖與顏色貼圖相互疊加后，模型表面基本接近真實(shí)物體[14]。在制作貼圖時(shí)為保證不會(huì)出現(xiàn)拉伸與扭曲現(xiàn)象，應(yīng)先將模型的UV模板拆開(kāi)展平，再調(diào)整貼圖大小，使其與UV模板完全一致。菱線拉力器模型處理前后對(duì)比如圖3所示。為使場(chǎng)景更加美觀，打上3層燈光，一層主照明，兩層補(bǔ)光，使畫(huà)面看起來(lái)更加明亮。

（a）菱線拉力器? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （b）拉力器支腿

（c）基本模型? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （d）上材質(zhì)后模型

圖3 基本模型與添加材質(zhì)后對(duì)比

3.2 沉浸式培訓(xùn)系統(tǒng)

3.2.1 車間漫游

在虛擬工作環(huán)境中漫游，給學(xué)員身臨其境的真實(shí)感。學(xué)員戴上VR頭盔后可以通過(guò)手柄選擇想要進(jìn)入的工位，每個(gè)工位環(huán)境相同，作業(yè)內(nèi)容與使用的設(shè)備不同。學(xué)員首先熟悉工作環(huán)境，瀏覽工具位置，進(jìn)行360度視角環(huán)繞觀察，與到達(dá)真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的感受一致。場(chǎng)景漫游如圖4所示。

圖4 車間場(chǎng)景漫游

將模型導(dǎo)入到unity3D引擎后，調(diào)整各模型位置，為增強(qiáng)畫(huà)面效果，調(diào)節(jié)室內(nèi)光線亮度[15]，引入Vive Input Utility插件，該插件是在steam VR的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。將Prefabs的CameraRig拖入到場(chǎng)景中，將HTC vive頭戴顯示器與unity3D場(chǎng)景進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)CameraRig的Steam VR_Play Area腳本參數(shù)，設(shè)置學(xué)員移動(dòng)區(qū)域，避免撞墻或者移動(dòng)到場(chǎng)景范圍之外。運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，學(xué)員戴上VR頭盔后拿起手柄，CameraRig的Steam VR_Tracked Object腳本實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)員位置，將位置信息在unity3D場(chǎng)景中進(jìn)行同步，學(xué)員便可以在虛擬場(chǎng)景中自由移動(dòng)，為使學(xué)員漫游時(shí)移動(dòng)方便，在左手手柄model上添加VTRK_ControllerEvents、VRTK_Pointer、VRTK_Bezier Pointer Renderer3個(gè)腳本組件，實(shí)現(xiàn)瞬移功能[16]。

3.2.2 設(shè)備交互

學(xué)員進(jìn)入虛擬工位后，可與操作設(shè)備進(jìn)行交互，在虛擬場(chǎng)景中，使用手柄接觸設(shè)備，當(dāng)手柄進(jìn)入設(shè)備collision碰撞器區(qū)域內(nèi)，界面彈出設(shè)備信息，如設(shè)備名稱、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備功能的簡(jiǎn)單介紹等。按下手柄扳機(jī)鍵，工具會(huì)被手柄抓起，對(duì)工具進(jìn)行移動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使用模擬工具。學(xué)員可以將工具拉近到眼前從各個(gè)角度觀察工具結(jié)構(gòu)，借助文字標(biāo)注，盡快掌握工作流程中各工具的用法。模擬物體力學(xué)時(shí)，為各工具模型添加Rididbody組件，勾選Use Gravity，為模型添加質(zhì)量與重力，松開(kāi)手柄扳機(jī)鍵后，工具從手中掉落。

在與設(shè)備交互時(shí)，手柄模型、工具模型均配置Collision碰撞器，實(shí)時(shí)檢測(cè)碰撞器的碰撞信息，當(dāng)檢測(cè)到與工具模型碰撞器接觸的是手柄碰撞器[17]，觸發(fā)程序命令，調(diào)出設(shè)備信息面板。在手柄上添加VRTK_ControllerEvents腳本組件，監(jiān)聽(tīng)手柄的輸入信息，當(dāng)扣下扳機(jī)鍵，工具模型位置與手柄位置相對(duì)靜止，實(shí)現(xiàn)抓取功能，如圖5所示。

（a）彈出設(shè)備信息? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （b）拿起鈑金錘

圖5 設(shè)備交互

3.2.3 考核平臺(tái)

為檢驗(yàn)學(xué)員培訓(xùn)效果，開(kāi)發(fā)考核模塊。根據(jù)工作流程中涉及到容易操作失誤的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)考核題目，學(xué)員在完成培訓(xùn)內(nèi)容后，使用VR手柄選擇考核子模塊并填寫學(xué)員信息，教員登入后具有后臺(tái)管理權(quán)限，可實(shí)時(shí)更改題目與每道題分值，學(xué)員每次考核卷面及系統(tǒng)自動(dòng)返回的成績(jī)信息將保存在SQL server數(shù)據(jù)庫(kù)中，學(xué)員可隨時(shí)調(diào)出數(shù)據(jù)庫(kù)表單進(jìn)行查閱[18]。

系統(tǒng)使用Transact-SQL腳本語(yǔ)句開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)保存信息的功能，在數(shù)據(jù)庫(kù)中添加CREATE、INSERT、SELECT語(yǔ)句為學(xué)員考核信息創(chuàng)建數(shù)據(jù)表單，并通過(guò)腳本程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行修改、插入等操作。分別為學(xué)員與教員設(shè)置Students_table和Teacher_table兩份不同的數(shù)據(jù)表，教員有修改學(xué)員數(shù)據(jù)表的權(quán)限。

4 系統(tǒng)發(fā)布

沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適配與發(fā)布。unity3d引擎支持一鍵發(fā)布成.exe應(yīng)用程序結(jié)合AndroidSDK與java虛擬機(jī)，可發(fā)布成.apk安卓版應(yīng)用程序，同樣支持發(fā)布webGL網(wǎng)頁(yè)端。本次系統(tǒng)發(fā)布為exe單機(jī)版，將創(chuàng)建的4個(gè)場(chǎng)景按照順序添加到Sence In Build中，在Build之前對(duì)屏幕分辨率進(jìn)行適配處理，將UI畫(huà)布中的Scale Mode設(shè)置為Scale With Screen模式，在系統(tǒng)啟動(dòng)腳本的Awake方法中加入Screen。設(shè)置SetResolution（1280，700，false）程序命令運(yùn)行窗口的長(zhǎng)、寬[19]，發(fā)布的exe文件可直接點(diǎn)擊運(yùn)行，如圖6所示。

（a）主界面? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（b）考核模塊登陸界面

圖6 系統(tǒng)發(fā)布運(yùn)行

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)課程擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)模式，能夠模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，為學(xué)員提供多種感官刺激。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，虛擬現(xiàn)實(shí)可以提供專業(yè)知識(shí)的游戲教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)員強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣。每個(gè)學(xué)員均可參加虛擬實(shí)驗(yàn)的課堂[14]，解決了部分學(xué)員無(wú)法參與動(dòng)手的弊端，提高了學(xué)員學(xué)習(xí)積極性。學(xué)員先在虛擬維修環(huán)境練習(xí)后，再進(jìn)行實(shí)際維修作業(yè)可以減小、避免錯(cuò)誤操作，減小對(duì)設(shè)備的損壞，降低設(shè)備維修成本[20]。沉浸式車身修復(fù)教學(xué)系統(tǒng)具有價(jià)格低、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且可以長(zhǎng)期反復(fù)使用。

軟件系統(tǒng)教學(xué)任務(wù)依據(jù)實(shí)際汽車維修工作，將理論知識(shí)點(diǎn)、技能仿真訓(xùn)練、職業(yè)素養(yǎng)結(jié)合到學(xué)習(xí)任務(wù)中，學(xué)員按照學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，即可達(dá)到教學(xué)與仿真實(shí)訓(xùn)的目的[21]。該系統(tǒng)在高校與企業(yè)中的培訓(xùn)效果顯著，將難以在傳統(tǒng)教學(xué)中有效教授的知識(shí)難點(diǎn)生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)解決了理論學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低的問(wèn)題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用是一種趨勢(shì)，將為傳統(tǒng)教學(xué)方式帶來(lái)顛覆性改革。

本文系統(tǒng)以車身修復(fù)為例，解決了當(dāng)前高校與企業(yè)最為關(guān)心的培訓(xùn)成本問(wèn)題，系統(tǒng)中將前沿科技應(yīng)用到實(shí)際生活中，解決了實(shí)際問(wèn)題。但由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚未成熟，系統(tǒng)中對(duì)汽修原理性知識(shí)點(diǎn)仿真成果較少，下一步研究重點(diǎn)是縱向原理問(wèn)題的仿真，將抽象原理可視化，同時(shí)橫向擴(kuò)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。

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