码头起重机操作的有效模拟式训练

香港大学运用Virtools工具开发了一套虚拟实境模拟式训练软件：起重机操作模拟器；训练未来的起重机操作员进行集装箱运输的安全操作。由于Virtools Dev和VR Pack丰富的行为模组和先进的性能，能有效的管理虚拟实境外围设备以及完美的立体展示，从而使香港大学的制作人员能专注于内容开发上，致力于创造高度拟真的平台，以作为学术研发及教学训练的使用。 香港大学 香港大学是香港具有最悠久历史的高等教育学府。香港大学工业及制造系统工程系（IMSE）成立于1973年5月。从正式成立开始，工业及制造系统工程系见证了香港从一个以制造业为导向的中心逐渐转变为主要以国际服务和金融业为中心的城市，并逐步迈向知识型经济社会。 Jadason企业有限公司 应用 Jadason企业有限公司创立于1980年，是一家总部位于香港的有限责任公司，目前已成为P.C.B.行业设备供应商的佼佼者。1990年又设立了一个分公司，负责开发数字媒体图形艺术方面的业务，为预制、动画、视频后期制作和数字成像等产业提供完整的解决方案。Jadason企业有限公司在中国和亚太地区设立有10个办事处，不管在软件应用还是硬件应用方面都可提供强有力的工程背景支持。Jadason公司是中国境内真正的Virtools合作伙伴之一。 基于香港大学开发的通用CAVE，imseCAVE训练软件可帮助使用者学会如何操作起重机在港口或仓库地区搬运集装箱。ImseCAVE是一款完全拟真的交互式可视化系统，可提供高度逼真的三位立体场景画面。imseCAVE由香港大学工业及制造系统工程系（IMSE）的研究人员开发。 使用者对该系统进行简单配置后，即可提供拟真的虚拟环境，从而获得此类训练环境的第一手体验，而不受时间和空间的限制。此外，使用者还可以在短期内对该系统进行修改，以形成其他一些复杂的模拟环境，如产品和机构设计检查，或任务规划应用等。 举例来说，在香港大学工业和制造系统工程系，研究人员对imseCAVE做了修改，来模拟规模较大的复杂物流系统，包括自动化航空货运终端和港口集装箱终端。 类似的模拟为学生提供了学习起重机操作的途径，从而避免了亲临设施现场进行操作的麻烦。 面临的挑战 由于集装箱操作业务是香港物流产业最重要的组成部分之一，因而，有效的终端操作对保证服务质量和维持未来业务增长来说至关重要。香港大学为未来的起重机操作员提供了一款拟真的训练应用软件。高度逼真的交互式拟真软件是实现高质量训练的重要手段。此类应用软件准确再现了起重机操作员在实际作业中遇到的环境条件。软件为学生提供了在完全逼真的环境下接受训练的机会，从而免除了昂贵且风险较大的现场培训，因为一台码头起重机的价格在百万美元以上。因此，取得成功的决定性因素是尽量减少在码头起重机上进行实际培训，以保证这些起重机专门用于生产。此外，模拟应用中产生的操作失误不会造成严重影响，而在实际情形下，类似的计算错误则可能对这种大型机器造成不可估量的损坏。 模拟起重机操作室的虚拟场景和界面与港口集装箱终端、码头起重机系统及其他集装箱操作设备的拟真模型一同开发。高度的真实感和效率要求该应用软件能够整合相关的物理现象（重量、惯性、碰撞等）。 为了使起重机操作员置身于最逼真的工作环境中（带有垂直全景和综合指令的起重机操作室），香港大学需要一种软件开发工具，以便能够设计创作运行于PC机群的拟真交互式实时应用程序，并能够处理具有VR特定功能的CAVE显示。 解决方案 香港大学选择运用Virtools研发解决方案，因为它能满足创建交互式3D内容和虚拟实境硬件管理性能的所有标准。Virtools Dev通过直觉式图形用户界面、脚本语言和SDK程序库，提供一个完整的开发环境。此外，Virtools强大的外挂模组，例如 Virtools Physics Pack或 Virtools VR Pack，能轻易迅速地实现特殊的功能，使拟真应用更显逼真。 Virtools Physics Pack使该应用软件符合重力、惯性、碰撞等物理规律。Virtools VR Pack可使PC机群的分布式计算同步，产生3D立体图像，显示于在imseCAVE上。 要达到精确再现真实机器的操作和交互操作的最高水平的真实感，所面临的一项实际挑战就是如何处理这些复杂的数据，如起重机和集装箱的重量、惯性等。Virtools Physics Pack及其现有的行为模块组并不要求重新编程来创建逼真的物理环境。所面临的另一项主要挑战是开发用于CAVE显示的拟真应用程序。Virtools VR Pack的显示同步性、3D立体视法和交互式虚拟实境外围设备管理使这一切成为可能.虚拟的码头区起重机控制室可通过imseCAVE生成，用户可就座于系统中心观看集装箱终端和运输船的拟真3D场景。码头区起重机控制系统的用户界面包括许多控制按钮、指示灯和一个用户用以实时操纵虚拟环境和起重机的控制杆。 主要优势 - 用以为基于VR的训练设计高性能的应用软件提供了理想、灵活的研发解决方案。 - 可轻松将系统调整运行许多其他的应用程序。 - Physics Pack可创建符合物理规律的逼真环境。 - VR Pack可使PC机群的分布式计算同步进行，同步的3D立体显示和交互式外围设备管理。