基于Unity 3D 的農(nóng)業(yè)機械虛擬拆裝駕駛仿真平臺開發(fā)

摘 要： 為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程農(nóng)業(yè)機械結(jié)構(gòu)虛擬拆裝與駕駛教學(xué)，應(yīng)用Solidworks 和3Ds Max 創(chuàng)建與農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容匹配的農(nóng)業(yè)機械三維模型，基于Unity 3D、結(jié)合X Dreamer 可視化編程與C#腳本編程，開發(fā)人機實時交互農(nóng)業(yè)機械拆裝駕駛虛擬仿真開源平臺。構(gòu)建了平臺總體框架與界面層級，闡釋了平臺操作頁面、虛擬拆裝模塊、虛擬駕駛模塊的設(shè)計流程與主要程序代碼。用戶可以在該仿真平臺上進行虛擬拆裝、虛擬駕駛和場景漫游，直觀深入地掌握農(nóng)業(yè)機械的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和運行原理等核心知識點，實現(xiàn)理論知識與實踐知識的高度融合。該研究為虛擬拆裝與駕駛教學(xué)仿真平臺的開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：Unity 3D；三維建模；虛擬拆裝；虛擬駕駛；農(nóng)業(yè)機械學(xué)

中圖分類號：S24 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）11-0023-07

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.202411304

0 引言

農(nóng)業(yè)機械結(jié)構(gòu)認知、拆裝與駕駛是農(nóng)林類高校農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)（以下簡稱農(nóng)機專業(yè)）農(nóng)業(yè)機械課程設(shè)計課程、農(nóng)業(yè)機械駕駛實習(xí)課程和農(nóng)業(yè)機械綜合實驗課程等實踐的主要內(nèi)容，多采用實物觀摩、拆裝駕駛實習(xí)等方式實現(xiàn)。拆裝、駕駛不僅能夠加強學(xué)生對機械結(jié)構(gòu)與裝配關(guān)系的理解，還有助于提升實踐技能，對提高教學(xué)效果具有顯著作用。但農(nóng)業(yè)機械裝備種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，農(nóng)業(yè)機械拆裝與駕駛危險系數(shù)高、受場地限制大、費時費力及成本高，難以實現(xiàn)學(xué)生人人動手實踐[1]。區(qū)別于傳統(tǒng)試驗，虛擬仿真技術(shù)通過計算機模擬產(chǎn)生一個多源信息融合、交互式的三維動態(tài)空間，為用戶提供視覺、聽覺等感官的沉浸式模擬體驗，使用戶能夠突破物理空間與實物空間的限制，以經(jīng)濟實用、安全高效且可視化的方式完成試驗并獲取相關(guān)知識，被廣泛應(yīng)用于實驗教學(xué)，虛擬仿真平臺的作用和效果日益顯現(xiàn)[2-6]。

虛擬仿真技術(shù)發(fā)源于美國，國外虛擬仿真應(yīng)用于拆裝教學(xué)的時間較早，并向交互式與虛擬現(xiàn)實方向發(fā)展。德國比勒費爾德大學(xué)建立了CVC（CODY VirtualConstructor）虛擬仿真裝配系統(tǒng)，通過簡單的語言命令交互或者直接通過虛擬的三維操作進行交互[7]。加拿大溫莎大學(xué)結(jié)合虛擬裝配和仿生智能，通過仿生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對裝配序列進行評估和優(yōu)化。希臘帕特雷大學(xué)的克里斯索魯里斯等開發(fā)了嵌入人機工程模型和分析功能的虛擬裝配單元[8]。MITROUCHEV P 等[9]、ABIDI M H 等[10] 對鼓風(fēng)機外殼裝配的案例進行分析，研究了一種使用桌面觸覺虛擬環(huán)境作為裝配操作的設(shè)計工具。

國外虛擬仿真平臺多應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)機械裝備虛擬仿真領(lǐng)域，我國研究人員應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)開發(fā)了各類農(nóng)業(yè)機械虛擬仿真平臺。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了機械與農(nóng)業(yè)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，山東建筑大學(xué)雷文等[11] 研發(fā)了農(nóng)業(yè)機械學(xué)仿真教學(xué)系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)功能全面，涵蓋了耕整地、播種、植保和收獲等農(nóng)業(yè)機械拆裝與設(shè)備維修保養(yǎng)及工作原理展示，還可以實現(xiàn)虛擬農(nóng)場場景作業(yè)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)了水稻生產(chǎn)全程機械化關(guān)鍵環(huán)節(jié)虛擬仿真試驗系統(tǒng)[12]，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)了油菜全程機械化作業(yè)虛擬仿真試驗教學(xué)平臺，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)何勛等[13] 圍繞黃淮海地區(qū)主要農(nóng)作物生產(chǎn)機械開發(fā)了試驗實習(xí)教學(xué)平臺，這3個虛擬仿真教學(xué)平臺，實現(xiàn)了某一作物生產(chǎn)全程機械化機械裝備的虛擬拆裝與駕駛。江蘇大學(xué)開發(fā)了大型高地隙噴桿噴霧機參數(shù)調(diào)控虛擬仿真實驗平臺，實現(xiàn)了植物保護機械的拆裝與虛擬駕駛。上述虛擬仿真試驗平臺突破了線下實踐實習(xí)的場地和裝備限制，實現(xiàn)了虛擬拆裝駕駛。

虛擬仿真教學(xué)平臺在理論教學(xué)中具有廣泛應(yīng)用潛力。農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程是農(nóng)機專業(yè)核心專業(yè)課，講授的是主要糧食作物與經(jīng)濟作物在耕整、播種、田間管理和收獲全程機械化環(huán)節(jié)中主要農(nóng)業(yè)機械的農(nóng)藝要求、結(jié)構(gòu)組成、工作原理、理論分析、試驗手段和設(shè)計方法，將虛擬仿真試驗教學(xué)融合到該課程的理論教學(xué)中，以降低理論知識的理解難度，增加學(xué)生課堂體驗感，提升學(xué)習(xí)興趣，對提升農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量具有重要作用[14]。

本研究運用虛擬仿真技術(shù)，開發(fā)人機實時交互的農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真平臺，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程講授的農(nóng)業(yè)機械的虛擬拆裝與虛擬駕駛。

1 平臺總體設(shè)計方案

1.1 平臺組成框架

為保證仿真平臺具備較強的擴展性、獨立性和交互性，將整個平臺的運行框架分為5 層，分別為數(shù)據(jù)層、支撐層、通用服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和應(yīng)用層，每一層為上一層提供支撐，層層相扣，共同完成整個仿真平臺的搭建，仿真平臺總體組成框架如圖1 所示。

數(shù)據(jù)層主要包括整個農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真試驗平臺用到的虛擬仿真試驗的模型及模型數(shù)據(jù)、虛擬仿真試驗來訪的用戶信息數(shù)據(jù)、試驗所用到的課程知識數(shù)據(jù)、規(guī)則數(shù)據(jù)、操作打分數(shù)據(jù)和基本元件數(shù)據(jù)等，平臺通過對數(shù)據(jù)的調(diào)用及管理存儲。

支撐層是支持農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真試驗運行的大腦部分，也是平臺運行的基礎(chǔ)部分，承擔(dān)著整個平臺的基礎(chǔ)正常運行和維護管理，支撐層主要包括安全管理、服務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理和資源管理。

通用服務(wù)層包括為農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真試驗平臺提供服務(wù)的一些通用支撐組件，以便學(xué)生或者用戶能快速地完成虛擬仿真試驗，系統(tǒng)的通用服務(wù)包括有實驗教學(xué)管理、實驗教務(wù)管理、理論知識學(xué)習(xí)管理、實驗資源管理、互動交互管理、實驗報告管理、教學(xué)效果評估管理及項目開放與共享管理等。

業(yè)務(wù)邏輯層是平臺主要內(nèi)容部分，包括模型化、可視化和功能化模塊，如圖2 所示。其中，模型化內(nèi)容是最基礎(chǔ)也是最重要的內(nèi)容，與農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程知識內(nèi)容相匹配，包括耕整地、播種和收獲3 個主要機械化環(huán)節(jié)對應(yīng)的3 類9 種不同的農(nóng)業(yè)機械，每種農(nóng)業(yè)機械又包含了10 余個部件與100 多個零件。每一種農(nóng)業(yè)機械包含了各零件的裝配、運動信息，為展示機具的組成與工作原理及駕駛操作提供了模型支撐?？梢暬瘍?nèi)容由背景內(nèi)容和虛擬漫游組成，主要是畫面的背景、模型及用戶查看結(jié)構(gòu)等的內(nèi)容。功能化內(nèi)容由運行原理、手動拆裝及拆裝動畫內(nèi)容組成，還有一個駕駛模塊，用戶可以查看到農(nóng)機工作的狀態(tài)。

應(yīng)用層是在其他層的服務(wù)上，農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真試驗平臺的開放教學(xué)與共享。利用了仿真層提供的實驗?zāi)Ｐ图跋鄳?yīng)的仿真功能，服務(wù)層提供的過程記錄與考核評價等功能，最后形成一個完整的農(nóng)業(yè)機械拆裝使用虛擬仿真試驗平臺，學(xué)生或者其他用戶可以通過下載對應(yīng)名稱的軟件，進入到試驗學(xué)習(xí)中。

1.2 平臺界面層級

Unity 3D 是一款匯集三維視頻游戲、模型可視化、實時三維動畫等類型互動內(nèi)容的多平臺綜合型游戲開發(fā)工具?？梢暬Ｊ娇梢允归_發(fā)者輕松構(gòu)建互動體驗，其參數(shù)可以在系統(tǒng)運行時更改[15-17]。本仿真平臺利用Unity 3D 內(nèi)置的強大的GUI 系統(tǒng)及可視化編程插件XDreamer 進行了交互界面設(shè)計。

平臺共設(shè)計了3 個層級的界面，由若干個場景組成，如圖3 所示。第1 層級為主界面即平臺的初始界面；第2 層級界面有3 個頁面，分別為微型手扶式耕地機、復(fù)式切根補播機和手扶式花生收獲機的整機及零部件位置展示；第3 層級界面分別為3 種農(nóng)業(yè)機械的零部件展示頁面和虛擬駕駛頁面。零部件展示包括零部件的運行原理展示、手動拆裝及自動拆裝動畫。駕駛模塊包括了3 種農(nóng)業(yè)機械的出庫?啟動?工作?停止?入庫的整個工作流程。

1.3 平臺開發(fā)技術(shù)流程

農(nóng)業(yè)機械虛擬拆裝駕駛仿真試驗平臺以Unity 3D引擎作為開發(fā)平臺，應(yīng)用Solidworks 建模軟件來進行農(nóng)業(yè)機械的建模，在3Ds Max 中進行了模型的文件中轉(zhuǎn)、零件軸點矯正及貼圖渲染。然后將.fbx 格式的模型文件導(dǎo)入Unity 中進行場景搭建，并結(jié)合X Dreamer 可視化編程與C#腳本編程，完成相關(guān)指令UI、平臺界面設(shè)計及動畫制作等，實現(xiàn)仿真平臺的開發(fā)，其開發(fā)技術(shù)流程如圖4 所示。

2 平臺操作頁面設(shè)計

2.1 UI 界面創(chuàng)建

可視化模塊是仿真平臺的重要組成部分，因此系統(tǒng)界面UI 的設(shè)計尤為重要。UI 即user interface，是一種用戶操作界面，UI 界面要能夠傳遞簡潔清晰的信息，交互操作需設(shè)計得簡易直觀，使用戶能夠快捷地獲取重要信息，其色彩搭配也需要保證美感。

以第1 層級頁面設(shè)計為例，采用Unity GUI 界面與X Dreamer 可視化編程相結(jié)合的方法設(shè)計。首先是Unity 中UI 的創(chuàng)建。一是創(chuàng)建一個用于放置農(nóng)業(yè)機械的廠房場景，并創(chuàng)建相關(guān)按鈕、畫板等；二是將微型手扶式耕地機、切根施肥補播復(fù)式機、手扶式花生收獲機、拖拉機、聯(lián)合耕作機、D9-3000 型條播機和旋耕機6 種農(nóng)業(yè)機械模型導(dǎo)入并放置于合適的位置；三是創(chuàng)建5 個相機，分別為1 個定點相機、3 個平移繞物相機，1 個跟隨相機。其次是X Dreamer 中文狀態(tài)機的編輯，設(shè)置其中的按鈕，以及將按鈕鏈接到對應(yīng)的畫板中，實現(xiàn)第1 層級界面的交互。第1 層級交互界面如圖5 所示。

2.2 相機創(chuàng)建

不同場景需要從不同角度獲取不同畫面，相機是Unity 中提供捕獲畫面作用的組件。為使不同界面中的內(nèi)容得到充分的展現(xiàn)，每個界面的相機選擇尤為關(guān)鍵。本仿真平臺開發(fā)過程中未直接采用Unity 3D 中默認的主相機來顯示設(shè)計的場景，而是根據(jù)不同界面的功能要求，設(shè)置多種相機對象或者相機轉(zhuǎn)換來渲染界面所需展示的農(nóng)機部分，達到虛擬漫游、虛擬駕駛的功能。

第1 層級使用了1 個用于獲取界面畫面的定點注視相機、3 個用于獲取主要農(nóng)機模型的平移繞物相機和1 個實現(xiàn)場景虛擬漫游的跟隨相機。第2 層級與第3 層級界面需要展示整機模型及零部件細節(jié)，通過在XDreamer 檢查器內(nèi)設(shè)置相機的剪切平面、移動速度、旋轉(zhuǎn)速度、XY 軸旋轉(zhuǎn)限定和距離限定范圍變量的值等參數(shù)，完成平移繞物相機的設(shè)置。

以第3 層級中虛擬駕駛模塊為例，此模塊使用了一個限制相機轉(zhuǎn)動角度的平移繞物相機和一個以第三人稱跟隨對象移動的跟隨相機。以下是平移繞物相機限制角度的部分代碼：

cameraAngle=newVector3（ cameraAngle.x+（ MouseInput.y*Time.deltaTime*cameraRotateSpeed）， camera Angle. y + （Mouse Input. x *Time. Delta Time *camera Rotate Speed）， 0）;

camera Angle.x = Mathf. Clamp（ camera Angle.x， clamp Angle.y，clamp Angle.x）;

camera Point. Local Euler Angles = camera Angle;

該相機的角度只需要設(shè)置X、Y 兩個變量就可以完成平移繞物的功能。另外設(shè)置相機的旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)，設(shè)定一個最大的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)clamp Angle.x 和clampAngle.y，使得相機在超過了最大的旋轉(zhuǎn)角度就返回到最大的旋轉(zhuǎn)角度，并讓相機跟隨部件運動。

2.3 場景跳轉(zhuǎn)及退出

場景跳轉(zhuǎn)及退出也是平臺界面切換不可缺少的部分。本仿真平臺采用兩種方法來完成其設(shè)計。退出功能使用X Dreamer 可視化編程，場景跳轉(zhuǎn)采用創(chuàng)建腳本的方法。

退出功能的實現(xiàn)首先在X Dreamer 狀態(tài)機中創(chuàng)建狀態(tài)機控制器，再在控制器中進行退出的設(shè)計。退出功能需要在狀態(tài)庫里點擊輸入鍵碼、生命周期事件簡版添加，在輸入鍵碼的檢查器中找到鍵碼→元素一欄，設(shè)置Escape 鍵為退出鍵，在生命周期事件簡版的檢查器中進入編輯里找到退出程序，再在狀態(tài)機里把開始?輸入鍵碼?生命周期簡版系數(shù)?退出連接起來，即可實現(xiàn)退出功能。

場景跳轉(zhuǎn)采用創(chuàng)建腳本的方法，在按鈕的位置、大小等被設(shè)置好后，將要切換的場景添加到文件的Build Settings 下的Scenes In Build 下面，把腳本添加到切換場景按鈕上面的OnClick。具體腳本代碼如下：

using System. Collections;

using System. Collections. Generic;

using Unity Engine;

using Unity Engine. Scene Management;//首先要記得引用命名空間

public class Change Scene Test ： Mono Behavior

{ public void On Click（）

{ Scene Manager. Load Scene（\"Scene Name\"）;//要切換到的場景名 }}

3 虛擬拆裝模塊

本仿真平臺的虛擬拆裝模塊可以分為手動拆裝和自動拆裝，兩部分均含有虛擬拆卸和虛擬裝配的內(nèi)容。虛擬拆卸就是一個整體機械按照其正確的順序進行拆卸的過程，虛擬裝配就是零件按照其規(guī)定的約束關(guān)系進行重新組裝與配合的過程。

3.1 模型材質(zhì)優(yōu)化處理

在創(chuàng)建虛擬拆裝模塊前，首先需要對模型材質(zhì)進行優(yōu)化處理。農(nóng)業(yè)機械的三維模型作為拆裝模塊的基礎(chǔ)，模型越細致逼真，材質(zhì)越形象擬實，用戶的沉浸感越強，體驗感越好。因此，采用材質(zhì)烘焙和貼圖技術(shù)，使農(nóng)機模型的特征更為凸顯，其光感更加細膩真實。當(dāng)模型轉(zhuǎn)換到Unity 后，由于文件轉(zhuǎn)換中模型材質(zhì)會遺失，故需要重新創(chuàng)建材質(zhì)，調(diào)節(jié)材質(zhì)的顏色、金屬度和平滑度，使得模型具有一定的金屬質(zhì)感。如果導(dǎo)入到場景內(nèi)的模型光線較暗影響到模型展示，可以直接調(diào)節(jié)燈光的檢查器，或添加一個反射探測器，在反射探測器檢查器中將“類型已烘焙”改為自定義，然后添加一個紋理的立方體貼圖，從而增強場景的亮度和模型的金屬光澤度。

3.2 手動拆裝功能

在手動拆裝功能中，用戶可以通過鼠標(biāo)點擊任意零件使其呈高亮狀態(tài)，然后通過拖拽鼠標(biāo)移動零件，進而實現(xiàn)了對零件的手動拆裝。

手動拆裝功能的實現(xiàn)通過以下步驟。首先，手動拆裝界面的面板和UI 元素設(shè)計完成后，在X Dreamer中創(chuàng)建一個與主頁相關(guān)聯(lián)的手動拆裝的子狀態(tài)機，打開子狀態(tài)機，在狀態(tài)庫里面選擇按鈕點擊和游戲激活對象。給按鈕點擊附加手動拆裝界面的返回按鈕，給游戲激活對象附加手動拆裝的面板。其次，在Unity的component-gt;physics 中選擇碰撞體，physics 中共有6 種碰撞體，選擇采用網(wǎng)格資源并基于該網(wǎng)格構(gòu)建的網(wǎng)格碰撞體（Mesh Collider）與剛體一起添加到游戲?qū)ο罄锩?，進而實現(xiàn)剛體的碰撞，否則零部件在拆裝過程中會出現(xiàn)直接互相穿過的情況。最后，利用X Dreamer工具庫選擇集里的一鍵拖拽功能（具有修改、拖拽和輪廓線渲染3 個關(guān)鍵子功能），分別完成更改對整機中某零部件的選擇、拖拽時出現(xiàn)拖拽光標(biāo)、選擇和識別零件并使其在選中時呈現(xiàn)高亮的綠色。

3.3 自動拆裝功能

自動拆裝功能的設(shè)計是為了使用戶明白相關(guān)零件正確的拆裝順序并觀察到機具內(nèi)部結(jié)構(gòu)與組成。因此該項功能的實現(xiàn)主要是通過動畫繪制中關(guān)鍵幀的設(shè)置來進行相應(yīng)動畫展示的控制，最終使用戶能夠觀看以正確順序進行的拆裝演示。

自動拆裝功能通過X Dreamer 中的路徑編輯器來實現(xiàn)。X Dreamer 路徑編輯器中，點擊零部件并在狀態(tài)機中添加對象和完成路徑規(guī)劃后，能夠直接與狀態(tài)機鏈接關(guān)系，因此用于平臺零部件的自動拆裝模塊。以切根施肥補播復(fù)式機的變速箱為例，首先，在X Dreamer狀態(tài)機中的自動拆裝子狀態(tài)機中創(chuàng)建時間軸播放器，在時間軸播放器的檢查器一欄附加時間軸播放內(nèi)容的中文腳本。其次，進行路徑動畫的創(chuàng)建，進入時間軸播放內(nèi)容，點開路徑編輯器，將所有要拆裝的零件都添加至游戲路徑對象，點擊開始錄制，按照正確的拆裝順序依次將零件的拆裝路徑創(chuàng)建，設(shè)置完成后連接起來。最后，進入時間軸播放器檢查器點擊界面?時間軸播放器界面，完成進度條的添加，進而可以控制自動拆裝動畫的快慢、暫停。

4 虛擬駕駛模塊

虛擬駕駛主要內(nèi)容包括微型手扶式耕地機、切根施肥補播復(fù)式作業(yè)機械和小型手扶式花生收獲機3 部農(nóng)業(yè)機具的駕駛。以切根施肥補播復(fù)式作業(yè)機械為例，其虛擬駕駛過程包括拖拉機與切根機的連接、出廠房、切根刀旋轉(zhuǎn)、切根施肥補播復(fù)式作業(yè)機械懸掛裝置的下移、運行移動開始耕地、停止耕地、旋耕刀停止轉(zhuǎn)動、切根機懸掛裝置上移及入庫。其流程如圖6 所示。

切根施肥補播復(fù)式作業(yè)機械虛擬駕駛中包括旋耕機的向前運動與拖拉機的向前運動，其中拖拉機車輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動通過向前速度（move speed）、車輪旋轉(zhuǎn)速度（rotate speed） 及車輪旋轉(zhuǎn)的最大角度（ rotateangle）定義。前置旋轉(zhuǎn)車輪的旋轉(zhuǎn)角度代碼如下：

All Wheel Transform[0]. Local Euler Angles = new Vector3（ 0，Key Input. x * rotate Angle - 90， all Wheel Transform[0]. Local EulerAngles. z）;

All Wheel Transform[1]. Local Euler Angles = newVector3（ 0，KeyInput.x* rotate Angle + 90， all Wheel Transform[1].Local Euler Angles. z）;

車輪的旋轉(zhuǎn)采用數(shù)學(xué)定義法，分別給4 個車輪賦值了不同的速度以保證拖拉機的正常行駛。該方法代碼如下：

All Wheel Transform[0]. Rotate（Vector3.forward * radius * -move Speed * Key Input. y * Time. Delta Time）;

All Wheel Transform[1]. Rotate（Vector3.forward * radius * move Speed * Key Input. y * Time. Delta Time）;

All Wheel Transform[2]. Rotate（ Vector3.forward * radius * big radius * move Speed * Key Input. y * Time. Delta Time）;

All Wheel Transform[3].Rotate（ Vector3.forward * radius * big radius * -move Speed * Key Input. y * Time. Delta Time）;

懸掛裝置的上升與下降首先是要獲得Unity 中連桿的位置，rotate point. Look At （look point. position）；然后采用開始耕地時為下降，停止耕地時為上升的設(shè)置編寫代碼腳本。

5 結(jié)束語

本研究基于Unity 3D 開發(fā)了一個與農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程理論學(xué)習(xí)內(nèi)容相匹配的農(nóng)業(yè)機械拆裝駕駛虛擬仿真試驗平臺，構(gòu)建了平臺總體框架與界面層級，給出了平臺操作頁面、虛擬拆裝模塊、虛擬駕駛模塊的設(shè)計流程與主要程序代碼。由Solidworks 構(gòu)建的農(nóng)業(yè)機械模型經(jīng)過3Ds MAX 和PS 模型轉(zhuǎn)換與渲染導(dǎo)入本仿真平臺后，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械裝備模型的虛擬拆裝與駕駛。

本仿真平臺綠色免安裝，使用方便，可以在手機端與PC 端直接點擊使用，占用內(nèi)存小，模型可視化拆裝、駕駛和調(diào)整方便。用戶既可以通過本仿真平臺進入虛擬環(huán)境中查閱農(nóng)業(yè)機械的整機模型、零部件運行原理和零部件自動拆裝動畫，并進行手動拆裝、場景漫游和虛擬駕駛作業(yè)。平臺與農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程內(nèi)容高度融合，理論講授的同時，學(xué)生可以自主觀看，有助于提升農(nóng)業(yè)機械學(xué)課程的理論學(xué)習(xí)效果。同時，本仿真平臺是一個開源系統(tǒng)，用戶還可以根據(jù)課程學(xué)習(xí)需要自主開發(fā)增加農(nóng)業(yè)機械裝備模型或者其他機械模型，加深對機械結(jié)構(gòu)和工作原理類課程理論知識的理解。

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基金項目： 2022 年湖北省高校省級教學(xué)研究項目（2022164）