一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法，轨道交通专业不同于其它专业，建立实习实验实训室不能够满足调车作业、轨道行车和检修等需要，尤其是列车结构精密复杂，模块众多，危险性高的环节多，考虑到轨道交通专业的安全性，也不能够让学生在轨道交通一线通过实习的方式来调度列车或者是检修，因此要提高实习实训的效果，解决实训受到场地制约的问题，就要充分利用VR技术的优势，打造一个高度仿真的操作系统，本发明专利技术学生通过教师的主动视角同步学习和实时提问，教师也可以通过AR/VR设备投射虚拟场景和物体到眼前的画面中进行教学讲解，该技术和教学模式可广泛应用于院校、工业生产和安全等领域，前景广阔。前景广阔。前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法


[0001]本专利技术涉及铁道实训设备
，尤其涉及一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法。

技术介绍

[0002]传统教学模式一般借助PPT图片等方式进行教学，学生被动接受，参与实践较少，理论和实践脱离较为严重，VR技术作为一种颠覆性技术更加方便快捷，不仅能够直观地呈现出图像内容，而且能够模拟仿真实训环境，通过高度仿真环境和交互系统，让学生感觉置身于一个真实的实验室中，尽管利用的是VR技术，但是和操作真实的机器无异，在VR技术的应用过程中，学生能够全程进行实训操作，后天系统自动检验学生的操作效果，实现了日常操作和考核的结合，在VR技术的应用过程中，改变了教师一言堂的传统模式，建立了学生的主体地位，教师还可以采用实验法、演示法、翻转课堂、智能导师、微型世界、项目教学等创新教学方法，在情景交互的过程中，让学生沉浸其中，培养学习兴趣，形成乐学、爱学的课堂氛围；
[0003]轨道交通专业不同于其它专业，设备庞大复杂而昂贵，建立实习实验实训室不能够满足调车作业、轨道行车和检修等需要，尤其是列车结构精密复杂，模块众多，危险性高的环节多，考虑到轨道交通专业的安全性，也不能够让学生在轨道交通一线通过实习的方式来调度列车或者是检修，因此要提高实习实训的效果，解决实训受到场地制约的问题，就要充分利用VR技术的优势，打造一个高度仿真的操作系统；
[0004]于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，本方案提供一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法，以期达到更具有更加实用价值性的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于AR、VR功能的铁道实训设备，包括教师端设备和学生端设备，所述教师端设备包括教师端主机，所述教师端主机与动态环境建模设备电性连接，所述动态环境建模设备内设置有建模模块，所述动态环境建模设备包括360
°
采集摄像头，所述采集摄像头设置头箍上，所述动态环境建模设备还包括两个臂部摄像头，所述臂部摄像头通过臂带绑定在演示教师的手臂上对动态环境画面进行采集，所述教师端主机内设置有动态绘制模块，所述动态绘制模块将所述采集摄像头和所述臂部摄像头采集的动态视频进行整合。
[0008]优选地，所述教师端设备与所述学生端设备通过无线网络进行电性连接，所述学生端设备包括学生端主机，所述学生端主机与外接式头戴设备电性连接，所述外接式头戴设备与体感交互手柄电性连接，所述学生端主机内设置有人机交互模块。
[0009]一种基于AR、VR功能的铁道实训方法，包括如下步骤：
[0010]S1、教师向学生发布实训指令；
[0011]S2、学生通过佩戴教学用VR眼镜进行观看生产现场教师主动视角；
[0012]S3、教师通过教师端查看学生在线人数与签到人数是否一致，通过教师端控制处理端执行展示模式；
[0013]S4、教师端执行展示模式进行选择，展示模式包括总指挥展示、基坑抢险展示、地面抢险展示、燃气管道抢修展示；
[0014]S5、教师端通过教师根据课时安排进行总指挥展示、基坑抢险展示、地面抢险展示、燃气管道抢修展示各个步骤，展示视频通过信号端传输至学生端的VR眼镜上以供学生近似于现场进行观看；
[0015]S6、教师端设置有学生提问系统，教师在教师端进行展示时，学生通过提问处理端将信号发送至教师端进行提问，以便教师进行讲解；
[0016]S7、教师端展示完毕后，进入学生演练系统，演练系统包括背景介绍、角色选择，选择课时指定角色后，进入总指挥角色任务、基坑抢险人员角色任务、地面抢险人员角色任务、燃气管道抢修人员角色任务各界面中进行演练；
[0017]其中，
[0018]总指挥角色任务：可同步显示六个不同区域的现场抢险实时动态，并指挥各个抢险部门，及时下发抢险指令，了解各区域各部门的抢险情况；
[0019]基坑抢险人员角色任务：学生扮演基坑抢险人员角色，当基坑出现涌水涌砂险情时上报当前险情，在接到总指挥抢险命令后，首先进行棉絮堵缝救援方案，其次进行打孔注浆救援方案，之后进行堆砂袋反压救援方案；
[0020]地面抢险人员角色任务：学生扮演地面抢险人员角色，当收到总指挥的地面抢险指令后，开始进行地面注浆救援方案，包含移动钻机、下钻、反复进行下钻提钻等操作；
[0021]燃气管道抢修人员角色任务：学生扮演燃气管道抢修人员角色，系统触发基坑附近的马路地面坍塌事件，立即拿起对讲机向总指挥上报险情，之后收到总指挥的抢险指令后，进行抢险流程；
[0022]S9、经过实训系统演练后，评分系统对学生端的主动信号进行考评，给出成绩，并显示提升意见以供学生进行参考；
[0023]另外，展示端包括处理模块和存储模块，处理模块从实时图像中提取人体影像传输至学生端，处理模块用于检测区域是否有展示图像，并检测图像是否完整，当检测区域中有完整图像时，将图像储存至存储模块，当被采集的图像储存至存储模块时，则将图像输出至学生端的播放端。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
[0025]本基于AR、VR功能的铁道实训设备及其实训方法以解决学生无法到轨道交通行业生产现场实训的问题为应用实例，研究使用增强现实和虚拟现实技术实现教师在生产现场远程与教室内学生端开展丰富的教学互动功能，学生通过教师的主动视角同步学习和实时提问。教师也可以通过AR/VR设备投射虚拟场景和物体到眼前的画面中进行教学讲解，该技术和教学模式可广泛应用于院校、工业生产和安全等领域，前景广阔，通过对真实应急救援高还原度的模拟和数据分析，发现应急救援方案中的不足并提高救援人员的配合度，有效对目前线下现场的救援演练和培训方案进行补充，提升救援演练的效果，降低组织和实施
涌水涌砂大规模多工种协作救援演练的成本；
[0026]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0027]图1为本专利技术中教师端设备的组成示意图；
[0028]图2为本专利技术中学生端设备的组成示意图；
[0029]图3为本专利技术中实训方法的流程图。
[0030]图中：1教师端主机、2动态环境建模设备、21采集摄像头、22头箍、23臂部摄像头、3学生端主机、31外接式头戴设备、32体感交互手柄。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]如附图1至图2所示：
[0033]一种基于AR、VR功能的铁道实训设备，包括教师端设备和学生端设备，教师端设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AR、VR功能的铁道实训设备，包括教师端设备和学生端设备，其特征在于，所述教师端设备包括教师端主机(1)，所述教师端主机(1)与动态环境建模设备(2)电性连接，所述动态环境建模设备(2)内设置有建模模块，所述动态环境建模设备(2)包括360
°
采集摄像头(21)，所述采集摄像头(21)设置头箍(22)上，所述动态环境建模设备(2)还包括两个臂部摄像头(23)，所述臂部摄像头(23)通过臂带绑定在演示教师的手臂上对动态环境画面进行采集，所述教师端主机(1)内设置有动态绘制模块，所述动态绘制模块将所述采集摄像头(21)和所述臂部摄像头(23)采集的动态视频进行整合；所述教师端设备与所述学生端设备通过无线网络进行电性连接，所述学生端设备包括学生端主机(3)，所述学生端主机(3)与外接式头戴设备(31)电性连接，所述外接式头戴设备(31)与体感交互手柄(32)电性连接，所述学生端主机(1)内设置有人机交互模块。2.一种基于AR、VR功能的铁道实训方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、教师向学生发布实训指令；S2、学生通过佩戴教学用VR眼镜进行观看生产现场教师主动视角；S3、教师通过教师端查看学生在线人数与签到人数是否一致，通过教师端控制处理端执行展示模式；S4、教师端执行展示模式进行选择，展示模式包括总指挥展示、基坑抢险展示、地面抢险展示、燃气管道抢修展示；S5、教师端通过教师根据课时安排进行总指挥展示、基坑抢险展示、地面抢险展示、燃气管道抢修展示各个步骤，展示视频通过信号端传输至学生端的VR眼镜上以供学...

【专利技术属性】
技术研发人员：张威，
申请(专利权)人：包头铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：