摘 要

虚拟现实技术在网络技术发展迅速的当下，具有举足轻重的意义。它为人们通过虚拟网络体验现实世界提供了新的通道。在工业迅速发展的今天，将虚拟现实技术与工业领域结合，具有相当的研究意义以及推广价值。本文研究了虚拟现实在工业流水线上的应用，开发了一个基于虚拟现实的工业流水线仿真系统。主要完成的工作如下：

（1）了解虚拟现实技术在当今的发展现状以及主要应用。通过查阅中、英文资料以及相关文献，初步了解国内外虚拟现实技术的发展状况，深入理解虚拟现实技术在工业流水线上实现所需的关键技术。

（2）进行工业流水线虚拟平台的设计。分析产品需求、选取合适的方案、明确方案的定位，在明确开发步骤流程以及需要使用的软件及技术后，进行平台的开发。

（3）在深入研究工业机械臂的基本运动规则和工作原理的基础之上，利用3DSMAX进行建模工作、Unity3D对机械臂和流水线基本单元进行布置与添加脚本，以机械臂的真实工作环境为参考，创建了一个虚拟现实场景。在场景中，可以实现对机械臂本身的控制，进行算法仿真、第一人称视角虚拟漫游。设计基于Unity3D的机械臂仿真控制系统，采用C#脚本对机械臂进行控制。最终从建模的真实度、功能的完整性上完成该系统的设计，达到系统预期的功能需求以及目标。

关键词：unity3D；机械臂；虚拟仿真；工业生产线；虚拟现实

Abstract

Virtual reality technology is of great significance in the rapid development of network technology. It provides a new channel for people to deal with the questions between the real world and the virtual net world. With the quick development in industry these years, the combination of virtual reality technology and industrial field has considerable research significance and promotion value. This paper studies the application of virtual reality in industrial assembly line and develops a simulation system of industrial assembly line based on virtual reality. The main tasks completed are as follows:

1. Understand the current development and main application of virtual reality technology. Through consulting Chinese and English materials and related literature, we can preliminarily understand the development of virtual reality technology at home and abroad, and deeply understand the key technologies needed for the realization of virtual reality technology in industrial assembly line.
2. Design the virtual platform of industrial assembly line. Analyze product requirements, select appropriate solutions, define the positioning of solutions, and develop the platform after defining the development process and the software and technology to be used.
3. On the basis of in-depth study of the basic motion rules and working principles of industrial manipulator, 3dsmax is used for modeling work, unity3d is used to arrange and add scripts for the basic units of manipulator and pipeline, and a virtual reality scene is created with the reference of the real working environment of manipulator. In the scene, it can realize the control of the manipulator itself, the algorithm simulation and the virtual roaming of the first person perspective. The simulation control system of manipulator based on unity3d is designed, and the manipulator is controlled by C#script. Finally, the design of the system is completed from the authenticity of the modeling and the integrity of the function to achieve the expected functional requirements and goals of the system.

Key Words：unity3D; Mechanical arm; Virtual simulation; Industrial production line; Virtual reality

目 录

摘要 Ⅰ

abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1研究目的与意义 1

1.1.1研究目的 1

1.1.2研究意义 2

1.2国内外研究现状 2

1.3论文整体结构 3

第2章 工业流水线仿真系统的设计 4

2.1仿真系统定位 4

2.2设计构思与规范 4

2.3确立方案 4

2.4方案优势 5

第3章 3DSMAX下工业流水线建模的实现 7

3.1 建模方法 7

3.1.1机械臂的建模 7

3.1.2工业流水线室内的建模 9

3.2 灯光、材质、渲染的综合运用 10

3.3 unity3D下机械臂功能的实现 13

第4章 Unity3D下工业流水线系统的实现 13

4.1 工程项目的建立和模型的导入 14

4.2 机械臂功能的实现 15

4.3 第一人称场景虚拟漫游 15

4.4 用户界面（UI）设计 16

4.5 客户端的建立 17

第5章 总结和展望 18

5.1 总结 18

5.2 展望 18

参考文献 20

致谢 23

绪论

研究目的与意义

研究目的

信息时代、虚拟网络时代的来临，使无论不同国家、企业，还是各个行业之间的竞争都愈加地激烈，而工业水平是象征着一个国家、一个企业能力的重要标杆之一。工业要求、产品要求不断提高，和人工智能、自动化器械等技术的高速发展相辅相成，共同向前进步。工业竞争越发激烈，产品的生产、生产区的管理也就越需要跟进时代要求。技术的发展即要求相关行业从企业到个人对新技术的快速学习，传统教学培训及演示中很难实现让每一个生产人员在零基础时在无教学无风险的情境下接触精度较高的仪器。通信、网络管理的引入，使传统制造中的生产管理、人员培训逐渐不再适应如今的生产要求，只有将物理世界和信息世界交互与共融才能更有效率地管理生产层，以及顺应其相关的教育培训。

从教授人员角度来说，错误的尝试可能直接损坏昂贵的仪器;从学习者角度来说，单纯的外观接触和基础功能的调试并不能帮助生产人员具体了解仪器的工作原理及功能如何实现。而使虚拟仿真走进车间，则可以使相关人员有效而全面地了解包括生产与检测在内的所有流程。