煤炭是我国的关键能源,保障煤炭资源安全高效开采对我国具有重要战略意义。我国煤炭资源以井工开采为主,生产环境较恶劣且工人劳动强度大,智能化开采因其减人提效理念内涵成为我国煤炭行业高质量发展的必由之路。液压支架是井工开采关键支护装备,其支护性能同时受本体支护姿态及群组关联姿态影响。受井下复杂开采条件影响,液压支架支护姿态信息获取困难,因此如何智能精准地感知液压支架群组空间支护姿态是制约智能化建设的重大难题之一。为精准描述工作面液压支架群组空间支护姿态,首先分析了液压支架群组空间连接关系,建立了基于多杆双驱的液压支架自姿态感知模型和基于空间多线协同定姿的架群姿态感知模型,分析了不同求解策略对自姿态模型解算性能影响。随后借助三维互动平台Unity3D搭建了工作面液压支架群组数字孪生环境,...

随着信息技术、虚拟现实技术的快速发展,其在教育领域的应用也越来越广泛。为解决当前液压传动与控制课程理论教学内容抽象、实验教学设备紧缺等问题,以当前理论教学内容及实验教学设备为基础,基于Unity3D开发了一套虚实结合的液压传动与控制实验教学系统。系统针对液压理论课程教学、液压回路实验教学设计了结构展示与虚拟拆装、液压实验案例和现场实验3大模块,实现了包括视角交互、模型选中反馈、自动拆装、运动仿真、流体仿真、回路仿真等一系列功能。系统在调试发布后通过一轮课程的验证,获得了良好的运行及使用效果,在优化教学体系的同时大大提高了课程教学效率。

为了弥补传统“液压传动”实验的不足,对“液压传动”实验进行虚拟仿真实验设计。采用SolidWorks三维建模软件构建“液压传动”课程虚拟仿真实验所需的液压元件及辅助元件,以Unity3D交互引擎作为虚拟仿真实验开发平台、以Visual Studio作为代码集成开发环境,基于C Sharp语言建立液压泵性能虚拟仿真实验、节流阀压差特性虚拟仿真实验和溢流阀启闭特性虚拟仿真实验。以液压泵性能虚拟仿真实验为例,详细介绍了实验操作模块的实验方法。将虚拟仿真实验技术应用于液压传动实验课程中,来探索线上液压传动实验教学的新模式。

激光熔覆工艺作为我国新工科教育研究和开发的重要内容,存在试验开展周期长、设备运行费用高、具有现场教学安全隐患等问题。为解决上述问题,开发了一款基于虚拟现实引擎Unity3D的激光熔覆虚拟试验平台,该平台利用Unity3D、SolidWorks、3dsMax、MYSQL数据库、Photon Server服务器等软件实现了从激光熔覆试验对象选择、试验参数制定、熔覆路径规划、试验过程动态模拟、试验样本评价反馈等功能,使激光熔覆的教育教学实现宽口径、大范围、多时空以及智能化的效率提升,为试验教育教学方式和手段的拓展提供借鉴和参考。

针对矿山智能化建设的需求和传统的监控手段智能化程度低且不够直观问题,结合数字孪生理念,构建了基于数字孪生技术的矿井提升机液压制动系统可视化监控和故障诊断平台。面向液压制动系统设备,利用3Dmax工具搭建几何模型,融合Ansys软件模拟的仿真数据、设备实际运行参数,再结合Unity3D多种引擎,构建了液压制动系统孪生场景。采用多种数据传输方式对多源异构数据进行采集、传输,达到虚实结合的效果,利用机器学习的方法,实现对液压制动系统故障的监测及诊断,有效的提升矿井提升系统整体运行效率和智能化水平,为矿山智能化建设提供参考。

得益于当今社会中各种在线资源和技术的高速发展,学生可以通过虚拟实验室模拟操作实验室设备和配置。本文主要借助SolidWorks软件构建元器件模型,利用3ds Max软件对元件进行渲染,解决虚拟实验室所需静态模型,然后利用主流Unity3D引擎开发虚拟实验室场景。从进入气动虚拟仿真实验室环境开始,为实现了3D漫游功能,为使用者提供了多种控制方法,比如鼠标和键盘等外部设备对虚拟场景中人物进行控制、文字介绍实验原理、点击按钮实现界面跳转完成虚拟实验操作、虚拟选择等功能。能让使用者在逼真的虚拟环境中发挥其丰富的想象力和创造力,在创建时运用多种方式实现功能,从而展开教学领域中的新篇章。

为解决液压传动拆装实验教学存在的设备少,实验教学成本高等问题,借助虚拟现实和增强现实技术,基于Unity3D开发出一套液压拆装实验系统,实现了沉浸式结构展示、交互拆装和知识考核等功能,达到了实际液压拆装实验教学目的。基于Unity3D开发设计了PC端VR系统和手机APP端AR系统,不仅借助沉浸式技术提升了学生学习兴趣,节约了实验教学成本,还具有易用性和广泛推广性,并为高校新型实验教学模式提供了参考。

以实现无线传感数据驱动的液压支架三维姿态监测系统为目的,介绍了ZigBee无线倾角传感器设计,三轴加速度计倾角计算方法,两柱掩护式液压支架无线倾角传感器部署方案及ZigBee无线交差网状网网络架构设计。基于Unity3D开发平台设计了液压支架三维模型,基于液压支架二维平面模型推导了三维模型驱动变量计算方法,阐述了液压支架三维姿态仿真实现过程,给出了三维模型驱动脚本示例。测试结果表明,传感器采集精度满足系统仿真驱动数据要求,无线传感网络数据传输稳定,三维仿真平台实现了真实传感器数据驱动下的液压支架抬头及低头姿态实时仿真。

以ABB工业机器人为例,提出六角结构的工业机器人实验平台,通过功能设计和工艺仿真搭建实验平台,构建Unity3D虚拟仿真实验平台,包括工业机器人的工艺虚拟仿真和拆装虚拟仿真。利用工业通信标准OPC UA协议实现虚拟与真实工业机器人间的数据通信,实现了虚拟与真实机器人同步运动。分析了虚拟与真实机器人运动的位置误差,实验结果表明该平台可为智能制造提供虚拟解决方案,同时也是数字孪生概念下的具体技术应用,具有较强的推广性和应用性。

为优化当前家庭服务机器人功能单一、交互方式简陋的现状,对家庭服务机器人相关软硬件进行研究,设计了一种基于Unity3D的陪伴机器人。其人机交互对象为三维虚拟模型,同时具备语音对话、视频交流、定位导航、休闲娱乐、辅助教育五大功能。文中的设计方法使该类机器人在功能上得到大幅拓展,交互方式变得生动形象,同时成本得到有效降低。