基于Virtools的叉车模拟培训系统设计与实现

摘要

近年来，随着经济的迅速发展，物流行业的崛起，叉车在物流系统中扮演着非常重要的角色。快速发展的托盘运输行业急需大量的叉车驾驶人员，目前国内叉车驾驶人员紧缺。在仅有的一些叉车培训机构中，传统叉车驾驶培训方法很难训练出大量职业化的驾驶员。国内还未出现有关叉车训练的模拟器，考虑到国内许多培训机构的经济实力，研究设计一种在普通电脑上实现叉车模拟培训系统具有重大的社会和经济意义。
　　本论文从传统叉车培训方法跟不上人才的需求和培训机构的实力角度出发，研究在普通电脑上实现的基于VIRTOOLS的叉车模拟培训系统。首先，阐述了课题研究的背景和国内外的相关研究状况。提出系统总体设计方案和系统构成原理，提出了本课题需要解决的关键技术的问题。然后，规划整理出叉车模拟培训系统中涉及到的叉车结构、叉车培训内容、培训场地尺寸等数据。创建了三维虚拟的场景模型、叉车模型和货物模型。运用Instance实例建模、LOD模型简化、UVW贴图坐标、MIP纹理映射等算法优化场景。增强了系统视景控制过程的实时性，减轻了系统运行时系统硬件的处理负担，减少了对系统资源的消耗。论文引入PhysicCar（物理车）模块，模拟了真实的物理运动世界。论文对叉卸货物的人机交互技术进行研究。还对叉车与环境的碰撞检测进行探讨。对操作错误进行判断并对数据的结果进行反馈，形成的指导性建议，使培训计划实施的更完美。最后，论文研究了模拟观察窗口、车辆后视镜、驾驶员转头视点等多个视景观察点，实现灯光、阴影、音响功能，尝试将系统控制接口和普通的游戏控制设备联结，较好地营造出沉浸式的驾驶效果。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外相关研究现状

1.3 论文研究的关键技术

1.4 论文研究的主要内容

1.5 论文的章节安排

第二章 系统分析和设计

2.1叉车模拟培训系统框架

2.2 硬件平台

2.3 软件平台

2.4 本章小结

第三章 叉车模拟培训场景生成

3.1 数据收集整理

3.2 模型建立的原则和方式

3.3 生成3ds max平台场景

3.4 本章小结

第四章 叉车模拟培训系统的实现

4.1 基于Virtools的场景搭建

4.2 叉车仿真运动的实现

4.3 叉卸交互的实现

4.4 叉车碰撞检测功能的实现

4.5 视景显示功能的实现

4.6 操作评价功能的实现

4.7 系统帮助功能的实现

4.8 灯光阴影的实现

4.9 音响系统功能的实现

4.10 系统进入功能的实现

4.11 系统发布

4.12 外接设备

4.13 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献