虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的应用与发展

### 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的应用与发展 #### 1. VR 技术概述 VR 技术通过可视化设备、声音、强化反馈、运动平台和触觉体验等，对人类的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉进行刺激。它能让用户产生与虚拟环境交互的感知，实现虚拟场景和虚拟对象之间的互动。用户与虚拟环境的实时交互需要捕捉用户在虚拟世界中的动作或意图。 - **VR 显示原理**：虚拟现实投影显示在计算机上的内容，现实世界中的第三方可以以场景和用户虚拟形象（化身）在虚拟世界中的动作形式进行观察。为智能手机开发的 VR 软件更为简单，用户可以用智能手机替代 VR 头戴设备。VR 头戴式显示器（HMD）中的镜片会弯曲光线，使用户能够观看 VR 内容，解决了人类视觉只能看清 3 - 7 厘米前方物体的局限。 #### 2. VR 技术的应用领域 VR 技术近年来在多个领域得到了广泛应用，以下是一些主要领域的具体应用： |应用领域|应用效果| | ---- | ---- | |教育|让学生无需实地旅行就能身临其境地学习，如进行历史课的古代世界虚拟游览、生物课的人体内部结构研究等。增强了学生的参与度，减少了学生因使用智能手机玩游戏而分心的情况。| |汽车行业|节省了制造和管理实物资产的财务资源。设计师可以在虚拟环境中对车辆外观进行修改，避免反复制作物理模型。还能让不同国家的设计师共同参与同一模型的设计。此外，工人可以在虚拟环境中进行汽车零部件组装培训，安全地犯错并积累经验。| |医疗保健|帮助医生更好地理解患者的情况，例如模拟痴呆患者及其护理人员的经历。分散患者对慢性疼痛的注意力，减少对止痛药的依赖。医生可以通过 VR 进行手术培训，提高手术的准确性和效率。在康复治疗中，有助于促进神经可塑性和运动学习。| |零售|解决了顾客对商品实际触感的需求，尤其是在疫情期间，顾客无法到店购物的情况下。例如，IKEA 的 ARKit 应用程序让用户在购买家具前可以进行 3D 预览。但目前 VR 零售仍面临设备成本高、触感不真实等挑战。| |旅游|为酒店房间、航班和旅游景点创造了更多的营销机会。顾客可以在虚拟环境中体验酒店房间和旅游目的地，加快决策过程，吸引潜在游客。| |建筑和建筑设计|在客户做出首次购买决策前，为其提供项目的三维模型，让客户能够实时查看和探索建筑，发现并解决问题。支持建筑信息模型（BIM），提高设计准确性，减少无用的设计工作和成本。还能实现虚拟空间共享，促进多方协作。工程师和建筑师可以通过 VR 进行专业培训，避免在实际操作中出现危险。| #### 3. VR 技术在智能制造安全中的应用 - **降低伤害率**：美国采矿业每年都有大量的伤害和死亡事故报告，VR 技术有望降低制造业的伤害率。它可以模拟生产过程、装配线配置，并突出潜在的危险情况，为工人提供有效的安全培训。 - **数据收集与培训**：在智能制造中，大数据系统会自动收集机器、工具和环境等方面的重要参数数据。这些数据可以用于开发 VR 培训内容，让工人在虚拟环境中学习使用工具、操作程序和机器。例如，Brightline 公司通过 130 项模拟任务，确保工人获得足够的培训，减少伤害和死亡事故。 - **优化生产布局**：VR 技术还可以帮助工人全面了解工作场所，为设备和工作空间的布局提供更好的人体工程学效果和安全距离。制造商可以通过 VR 模拟生产速率，预测生产计划的变化，并评估每个决策对优化生产速率和降低伤害风险的影响。 ####