盛冬平 徐红丽 尹飞鸿 苏纯 门艳钟 何亚峰

摘  要 以本科高校智能制造实验室为研究对象，分析高校实践教学、实验和科研活动中并存的几个主要问题，总结教学、实验和科研功能需求，分析具备跨专业并结合最新技术特点的智能制造实验室建设的目标和软硬件组成要素。最后提出基于VR虚拟现实技术和数字孪生技术的智能制造实验室的技术路线和建设方案，并分析VR虚拟现实技术和数字孪生技术在智能制造实验室中所具有的功能特点以及相应优势，为高校智能制造实验室的建设和发展思路提供有益参考。

关键词 VR;数字孪生;智能制造实验室;实践教学;实验;科研

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）20-0041-04

Abstract This paper takes the intelligent manufacturing experiment in colleges as the research object， analyzes several main problems of the coexistence of practical teaching and scientific research in uni-versities， and summarizes the objectives and hardware and software components of the construction of intelligent manufacturing labora-tory based on the functional requirements of teaching， experiment and scientific research and the characteristics of the latest technologyacross industries. Finally， the technical route and construction scheme of the intelligent manufacturing laboratory based on VR and digital twin technology are proposed， and the functional characteristics of VR and digital twin technology in the intelligent manufacturing laboratory are analyzed， which provides a useful reference for the construction of intelligent manufacturing laboratory in universities.

Key words visual reality; digital twin; intelligent manufacturing laboratory; practical teaching; experiment; scientific research

1 前言

現代网络技术、信息技术与制造技术深度融合形成的科技生态环境为生产制造带来革命性的影响。在生产制造领域，先进制造技术与互联网、云计算、物联网、大数据等信息技术交叉融合形成的智能制造产业链，使中国制造正逐步向个人定制+智能制造+移动电商的用户需求模式进化[1]。

面对科技的迅猛发展以及学科间的交叉融合，高校的生产实践教学也需要在理念、方式和模式等方面作出相应调整，以适配当前新技术的发展，使得学生所学和教师所教都能够紧跟最新技术，培养满足时代要求的国家建设者。

VR（Virtual Reality，虚拟现实）[2-5]是仿真技术与计算机图形学、人机交互和网络技术等多种技术的综合体。操作者需要戴上头盔，手持操控手柄或者利用数据手套等设备进入由计算机生成的虚拟环境，在该模拟环境中进行交互，使用户沉浸到该环境中，并且能够感知和操作模拟环境中的各种与真实世界一一对应的对象，从而获得身临其境的体验。……