許媛

摘 要：本文探索MR技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)認(rèn)知相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)的可行性及優(yōu)越性?；贛R技術(shù)將工業(yè)機(jī)器人以混合現(xiàn)實(shí)形式進(jìn)行呈現(xiàn)，包括整個(gè)實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)景、相關(guān)虛擬設(shè)備虛擬工業(yè)機(jī)器人本體，利用MR眼鏡實(shí)現(xiàn)虛擬工業(yè)機(jī)器人的透視、局部、旋轉(zhuǎn)等觀察功能進(jìn)行教學(xué)，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的工作原理及設(shè)計(jì)方法;可實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人安裝拆卸的交互式演示，實(shí)現(xiàn)虛擬三維物體、動(dòng)畫與物理現(xiàn)實(shí)空間自然融合，形成一套工業(yè)機(jī)器人全息教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，優(yōu)化一體化教學(xué)實(shí)施。

關(guān)鍵詞：MR技術(shù);虛擬;全息教學(xué);實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)景

MR（Mix Reality）是混合現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)稱，是與VR、AR技術(shù)合并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界而產(chǎn)生的新的可視化虛擬環(huán)境。在新的可視化虛擬環(huán)境里，物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象共存實(shí)時(shí)互動(dòng)，其含義為：MR等于VR加AR，等于真實(shí)世界加虛擬世界和數(shù)字化信息。MR技術(shù)為通過(guò)補(bǔ)充和疊加兩種方式，使用戶感知不同的日常生活信息，達(dá)到一種在真實(shí)世界與虛擬物體友好共存的狀態(tài)，最終得到良好的體驗(yàn)。MR技術(shù)的核心含義是讓用戶感知通過(guò)疊加信息增強(qiáng)效果給現(xiàn)實(shí)環(huán)境，而并非將虛擬世界替換現(xiàn)實(shí)世界。大多數(shù)職業(yè)院校的工業(yè)機(jī)器人專業(yè)教學(xué)多以綜合性實(shí)訓(xùn)臺(tái)架為主要實(shí)訓(xùn)設(shè)備，而實(shí)際生產(chǎn)中流水線幾乎不可能搬進(jìn)學(xué)校實(shí)訓(xùn)室，所以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用呈現(xiàn)在一體化教學(xué)中十分必要。

1 緊扣時(shí)代、響應(yīng)國(guó)家政策及專業(yè)技術(shù)人才發(fā)展的需要

《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，提出為實(shí)現(xiàn)中國(guó)教育現(xiàn)代化2030遠(yuǎn)景目標(biāo)。目標(biāo)包括教育質(zhì)量全面提升，即教師素質(zhì)進(jìn)一步提高，學(xué)校辦學(xué)條件明顯改善，教育信息化實(shí)現(xiàn)新突破，形成信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展的新局面，學(xué)習(xí)的便捷性和靈活性明顯增強(qiáng)。在當(dāng)前形勢(shì)下，國(guó)家鼓勵(lì)改革創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)教育發(fā)展、激發(fā)學(xué)校辦學(xué)活力、強(qiáng)化高校創(chuàng)新體系建設(shè)、積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”?！肮I(yè)4.0”、“制造2025”已成為當(dāng)代的關(guān)鍵詞。另一方面，信息技術(shù)發(fā)展的成果已在生活中占據(jù)主流，移動(dòng)互聯(lián)、虛擬仿真以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也成為大勢(shì)所趨。

2 解決教學(xué)與產(chǎn)業(yè)需求難以接軌，實(shí)現(xiàn)教學(xué)深度升級(jí)的需求

因?yàn)槁殬I(yè)院校教學(xué)的特殊性，學(xué)生需要掌握必須的操作技能。但是由于設(shè)備、場(chǎng)地、成本等條件限制，比如學(xué)校設(shè)備不廣、不全、不多，不會(huì)用、不敢用、不夠用。學(xué)校很難開展相關(guān)的實(shí)訓(xùn)，即使進(jìn)行實(shí)訓(xùn)了，往往由于人數(shù)眾多，后排的學(xué)生經(jīng)常無(wú)法聽清或看到教師的講解及操作;并且通常因?yàn)闀r(shí)間、場(chǎng)地有限與相關(guān)設(shè)施、人員的安全因素考量，學(xué)生大多只能參與到片段性的、非核心的工藝，而不能接觸到系統(tǒng)化、多案例、全場(chǎng)景的實(shí)訓(xùn)案例。因此，通過(guò)虛擬仿真軟件，作為連接“理”和“實(shí)”的橋梁，實(shí)現(xiàn)維度、真實(shí)與交互的升級(jí)，能夠提升實(shí)訓(xùn)效果與學(xué)習(xí)積極性;并且能夠配合學(xué)校真實(shí)的加工設(shè)備，以虛實(shí)結(jié)合的方式提供與產(chǎn)業(yè)需求相接軌的教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

3 教育教學(xué)改革的需要

基于MR技術(shù)將工業(yè)機(jī)器人以虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)疊加進(jìn)行呈現(xiàn)。將MR技術(shù)與傳統(tǒng)的《工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)認(rèn)知》、《工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)》等課程相結(jié)合，讓學(xué)生通過(guò)虛擬的方式反復(fù)練習(xí)，加強(qiáng)教學(xué)的技術(shù)性、職業(yè)性、情景性、過(guò)程性與互動(dòng)性。形成3D建模，把人和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景及模具融合進(jìn)虛擬的3D世界里面，并進(jìn)行交互式交流。

校企合作進(jìn)行虛擬仿真開發(fā)引擎的使用及培訓(xùn)，通過(guò)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，培養(yǎng)一批能夠熟練使用開發(fā)工具的教師及學(xué)生。學(xué)校通過(guò)虛擬仿真雙創(chuàng)空間的深度建設(shè)，為學(xué)生提供一個(gè)自主開發(fā)、創(chuàng)作的平臺(tái)，開展相關(guān)項(xiàng)目、課題等。

促進(jìn)實(shí)施混合式課堂教學(xué)改革。選擇1-2門資源豐富、師資力量強(qiáng)的課程實(shí)施混合式課堂教學(xué)改革，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)豐富的微課、課件、案例、試題庫(kù)等數(shù)字資源。通過(guò)實(shí)施混合式課堂教學(xué)改革，培養(yǎng)起學(xué)生自學(xué)、質(zhì)疑、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)由“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”的轉(zhuǎn)變。運(yùn)用現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)，形成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為主、課堂輔導(dǎo)為輔的教學(xué)方式。組建由合作企業(yè)有關(guān)人員和專業(yè)教師、學(xué)生組成的課程開發(fā)小組，實(shí)行學(xué)校、企業(yè)、社會(huì)和學(xué)生多元主體評(píng)價(jià)模式充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，并在信息化技術(shù)的幫助下，對(duì)課堂教學(xué)、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)、校外實(shí)習(xí)等課程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。

綜上所述，混合現(xiàn)實(shí)（MR）全息技術(shù)教學(xué)對(duì)教育信息化的推動(dòng)作用十分重要，這必將改變我們職業(yè)教育的時(shí)空結(jié)構(gòu)，很好地改變了我們的職業(yè)教育的教學(xué)結(jié)構(gòu)，很好地改變了我們職業(yè)教育的學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，很好地改變了我們產(chǎn)教融合的職業(yè)教育的社會(huì)結(jié)構(gòu)，很好地改變了我們職業(yè)教育信息化條件下的資源結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]龔翼山，一種基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工業(yè)設(shè)備全息智能管理系統(tǒng)，北京大合創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司專利，2018.1

[2]張愛(ài)紅，張秋菊.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)器人示教方法[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（3）.

[3]高國(guó)雪，高輝，焦向東.基于Unity3D的焊接機(jī)器人虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2018（3）.