VR、AR、AI在中職汽車專業(yè)課教學中的應用

龔天

摘 要：汽車專業(yè)理實一體化課堂上，難以做到一人一套實訓設備，一人一名指導老師，實訓效果不太理想，同時實訓設備損耗大，借助VR、AR、AI通過虛擬仿真，增強現(xiàn)實和人工智能可以很好的解決上述問題，提高實訓的效率，培養(yǎng)學生嚴謹細致的工匠精神。同時可降低采購實訓設備的經(jīng)費支出，節(jié)省實訓場地。

關(guān)鍵詞：VR;AR;AI;汽車營銷;發(fā)動機拆裝;無線傳輸扭力扳手

1 汽車營銷實訓教學過程中遇到的問題

以汽車營銷實訓課程為例，建設一個滿足40個學生上課的汽車營銷實訓室，按照4人一組，需要10輛汽車才能滿足全員實訓。由于汽車體積龐大，需要占用大量的空間，一次性購買10輛汽車需要投入大量的資金。并且由于汽車技術(shù)更新迭代快，幾乎每年都推出新款，實訓車輛難以做到每年同步更新，同時由于汽車營銷實訓課上沒有客戶只能用學生來模擬客戶，學生本身的知識面不夠全面，關(guān)注的點也不一定是客戶真正關(guān)注的，加上實訓車輛不足，導致學生實訓效果不太理想。

借助VR技術(shù)可以解決實訓設備不足和實訓設備更新不及時的問題。利用VR可以讓學生在沉浸的環(huán)境下學習汽車的結(jié)構(gòu)，相關(guān)的配置和功能，將產(chǎn)品知識，客戶的問題和營銷話術(shù)等內(nèi)同導入到AI系統(tǒng)中，就可以在VR環(huán)境中實現(xiàn)利用AI人工智進行知識的講解，考核。

2 VR 技術(shù)發(fā)展背景與現(xiàn)狀

2018年中華人民共和國教育部下發(fā)的文件“教育部關(guān)于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知”中提到：為學習貫徹黨的十九大精神，適應信息化條件下知識獲取方式和傳授方式、教和學關(guān)系等發(fā)生革命性變化的要求，經(jīng)研究，決定開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作。要突出以學生為中心的實驗教學理念、準確適宜的實驗教學內(nèi)容，VR與汽車營銷相結(jié)合正順應這種信息化教學的趨勢。VR虛擬現(xiàn)實是最近流行的高科技技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的本質(zhì)是在虛擬環(huán)境中模仿現(xiàn)實。重新搭建一個3D的視覺環(huán)境，借助相關(guān)的傳感器可以在虛擬的環(huán)境中進行行走、環(huán)視、打開車門等操作。

3 借助VR 技術(shù)搭建虛擬仿真汽車營銷實訓室

之前我們使用平面的虛擬仿真實訓軟件，效果不太理想。利用VR實現(xiàn)實訓車輛的模擬，利用VR沉浸、3D、交互等特點。可以讓學生有身臨其境的感覺，達到類似于真車實訓的效果。在VR系統(tǒng)中利用軟件可以構(gòu)建透視效果，可以看到汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以模擬打開車門，模擬6方位繞車介紹。利用軟件可編輯功能，可以實現(xiàn)在汽車的相關(guān)位置張貼汽車知識點以及亮點和買點。利用交互功能何以實現(xiàn)解鎖打開車門，打開后備箱等功能。

4 在VR平臺中嵌入AI技術(shù)，輔助教學和考核

2019年3.15晚會報道，利用AI人工智能進行電話營銷，能做到以假亂真?？蛻綦y以區(qū)別是人還是人工智能在與你溝通。足以看到AI技術(shù)的強大。如果將VR和AI進行結(jié)合，將會完美的解決汽車營銷、汽車維修接待等課程的全員實訓，和考核。

VR環(huán)境中利用AI進行知識的講解，客戶模擬和考核。在一個沉浸的3D環(huán)境下，有一個人工智能的老師在旁邊，手把手的指導，還有一個人工智能的客戶進行對話，并且人工智能系統(tǒng)會對整個學習過程進行記錄和過程性的評價。

5 使用VR和AI結(jié)合建設汽車營銷實訓室的優(yōu)點

5.1 利用信息化教學降低教學實訓成本

一次性采購設備就能做到全員實訓，后續(xù)維護成本低。并且容易做到多專業(yè)共享實VR實訓室，只需載入不同的軟件即可實現(xiàn)實訓室共享，進一步降低使用成本，擴大受眾面。

5.2 實現(xiàn)實訓車輛多樣化和及時更新

在VR系統(tǒng)中，可通過數(shù)據(jù)更新的方式獲取不同品牌不同年款不同配置的車輛。

5.3 實現(xiàn)1對1教學

借助AI可以實現(xiàn)過程性評價，學生的營銷能力和口才可量化考核。AI系統(tǒng)會根據(jù)與學生的交流進行智能評分和評價，并上傳到數(shù)據(jù)庫，提供給教師分析和決策，確定下一堂課的重難點。

6 發(fā)動機理實一體化課上遇到的問題

在發(fā)動機機械拆裝的理實一體化課上，常常遇到這些問題：

6.1 由于學生錯誤的操作導致設備耗損大，經(jīng)常出現(xiàn)學生擰斷螺絲或者滑牙。

6.2 安裝錯誤難以發(fā)現(xiàn)，難以培養(yǎng)學生細致嚴謹?shù)墓そ尘瘛?/p>

6.3 難以對整個實操過程進行評價和考核，需要大量的實訓指導教師。

我們校企合作門店維修過一臺豐田花冠發(fā)動機，這臺發(fā)動機在別的汽修廠被上一任修理工大修后，活塞朝前標記安裝成朝后，導致進氣門在活塞上打出幾個坑，并且進排氣凸輪軸軸承蓋位置裝反。這個案例說明汽車維修工嚴謹細致的基本素質(zhì)必須強化培養(yǎng)。

借助AR增強現(xiàn)實眼鏡，配合帶扭力數(shù)值實時傳輸?shù)呐ちΠ馐旨败浖珊芎玫慕鉀Q發(fā)動機拆裝實訓課程中遇到的問題。

7 AR增強現(xiàn)實技術(shù)簡介

增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）最早于1990年提出，是在虛擬現(xiàn)實的基礎上發(fā)展起來的新興技術(shù)，是一種利用高速攝像機和快速處理技術(shù)，快速將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的“增強”。

8 AR具有以下3個突出特點

8.1 虛實結(jié)合，通過透明的眼鏡顯示器，系統(tǒng)將計算或處理后的信號疊加到實物上，做到虛實結(jié)合。

8.2 實時交互，利用傳感器感知身體或手的位置和動作，進行實時交互。

8.3 可以在三位空間下添加虛擬物體。

9 AR技術(shù)應用舉例——寶馬AR維修眼鏡

寶馬推出了一款專用汽車維修AR眼鏡，該款眼鏡能夠指導汽車維修工進行車輛維修。當維修工戴著這款眼鏡查看汽車發(fā)動機時，在原本的現(xiàn)實畫面之上會顯示出一幅3D彩色圖像。戴上這款眼鏡去診斷發(fā)動機系統(tǒng)的故障時，會一步步詳細地指導佩戴者將故障排除。

10 基于AR技術(shù)的汽車發(fā)動機拆裝教學模式

借鑒寶馬AR維修眼鏡，在給學實訓的AR眼鏡中提供維修方案，拆裝順序和使用的力矩等信息，引導學生正確操作。對于學生在實訓中的行為通過視頻分析軟件進行監(jiān)控和分析，發(fā)現(xiàn)有違規(guī)行為，及時發(fā)出紅色警告指令和聲音報警。將維修手冊通過AR眼鏡疊加顯示到相關(guān)的實物上，同時利用扭力數(shù)值實時傳輸?shù)呐ちΠ馐謱崟r監(jiān)測學生在安裝過程中扭力值的大小，防止安裝錯誤和過度用力導致設備損壞。

11 AR系統(tǒng)資源建設——以凸輪軸的安裝為例

11.1 系統(tǒng)通過攝像頭采集到凸輪軸軸承蓋后，調(diào)取數(shù)據(jù)庫和凸輪軸軸承蓋相關(guān)的資訊，通過單獨視頻播放的形式播放凸輪軸的安裝過程和注意事項。

11.2 AR系統(tǒng)通過視頻疊加的形式提醒學生檢查安裝方向和位置，并通過箭頭引導和實際安裝位置閃爍的方式指導學生正確安放。

11.3 系統(tǒng)通過分析和檢測當前位置和學生放置的凸輪軸軸承蓋上的標記和符號，判斷安放位置是否正確，確認每個軸承蓋安放位置正確后，通過視頻疊加的方式在螺栓旁邊顯示扭矩的大小和安裝的序號，提醒學生螺栓擰緊的順序和扭力值大小，再通過扭力數(shù)值實時傳輸?shù)呐ちΠ馐?，判斷學生實際安裝的力矩情況，螺栓在安裝初期扭力不大，如果螺栓安裝位置不對，沒有和牙，把螺栓硬往里擰，產(chǎn)生的力矩會快速大幅增加，AR眼鏡結(jié)合螺栓的當前位置和扭力數(shù)值大小進行比對，判斷安裝錯誤后發(fā)出立即停止安裝的指令。AR系統(tǒng)會對安裝是否到位進行監(jiān)測和提醒，以聲音和屏幕文字兩種方式提醒。超過規(guī)定的扭力值時屏幕上立刻顯示停止作業(yè)警告，同時發(fā)出報警聲。

11.4 借助AR增強現(xiàn)實眼鏡，配合帶扭力數(shù)值實時傳輸?shù)呐ちΠ馐趾蛙浖?，可以培養(yǎng)學生細致嚴謹?shù)墓そ尘瘛p少對實訓設備的損耗，系統(tǒng)可對整個操作過程進行一對一的監(jiān)控，減少實訓指導老師的工作強度。同時可以進行統(tǒng)一化的考核，未來借助該平臺可進行汽車維修工標準化的考核。

對于未來的展望，如果每個修理工都能配一個AR眼鏡，加上大數(shù)據(jù)和人工智能，將會大大提高汽車維修人員的水平，活塞朝前標記裝反，進排氣凸輪軸軸承蓋位置裝反的情況將不會再發(fā)生。通過VR和AI系統(tǒng)培養(yǎng)出來的汽車銷售和售后服務人才，將具備更高的專業(yè)素養(yǎng)和口頭表達能力。

未來的教育一定是信息化的，通過信息和資源的共享，可實現(xiàn)以較低的教學成本培養(yǎng)高質(zhì)量的職業(yè)人才。

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