基于Unity3D的沉浸式機械手表虛擬仿真系統研究

李亞東 孫會來

摘 要：本文以Unity3D游戲引擎為開發平臺、Kinect為人體識別交互設備，對開發流程、動畫制作、API數據連接、手勢識別、光線追蹤法碰撞檢測、物理模型交互操作六個方面進行研究設計，利用Ray射線進行物理識別，選擇和UI圖標點擊，設計了具有培訓模式、練習模式、拓展模式三種模式交互沉浸式機械手表虛擬仿真系統，具有前瞻性和借鑒意義，能夠有效促進學生深層次理解知識點、增強實踐能力和培養創新意識。

關鍵詞：Unity3D;沉浸式;機械手表;Kinect;虛擬仿真

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2020）03-0177-03

Unity3D游戲引擎已經成為開發VR/AR項目的主流引擎。隨著虛擬現實技術的不斷發展，人們不僅僅滿足于傳統的操作體驗，對人機交互、沉浸式體驗方面提出了更高的要求[1]。Kinect作為新時代人機交互技術的產物，在人機交互領域帶來了革命性的改變[2]，通過Unity3D平臺利用Kinect作為交互設備，豐富了虛擬裝配人機交互方式，提高了用戶操作沉浸式體驗效果。

機械手表由機芯和外觀兩部分組成，由于零件數量多、尺寸小、易損壞和難觀察等特點，出現難以理解機芯兩條邏輯控制流、擺輪組件的裝配約束關系等，難以實現裝配振動系統、軸承（鉆石）等實踐教學，難以降低游絲部件、擒縱齒軸、表針等零部件損耗，很難提高機械手表的裝配質量和實現復雜組件的實踐教學。為了解決以上難題，利用Unity3D平臺、Kinect交互設備開發出手勢識別的沉浸式機械手表虛擬仿真系統。將虛擬裝配與實際裝配相結合，創建沉浸、半沉浸的虛擬環境，對于培訓和教學而言，可以提高裝配操作人員的工作效率[3]。……