⑴ VR技术包括什么
VR已不仅仅被关注于计算机图象领域,它已涉及更广的领域,如电视会议、网络技术和分布计算技术,并向分布式虚拟现实发展。
VR是Virtual Reality的缩写,中文的意思就是虚拟现实,概念是在80年代初提出来的,其具体是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。
⑵ 虚拟技术在机械工程中是怎么应用的
摘 要：通过对虚拟制造技术的详细介绍，阐述了虚拟制造技术在现代机械设计领域中具有广 阔的应用前景，其核心技术——机械虚拟样机技术，从根本上改变了机械工程设计的传统模 式，其广泛应用前景，必将成为目前最具影响力的技术之一。
1 现代机械工程设计的特点
现代机械设计技术，充分利用了当今迅速发展起来的计算机技术、计算技术、应用数学和力学、电子学、测试和分析技术，使设计技术有可能从经验的、静止的和随意性很大的传统设 计，变为基于计算数据、知识工程或专家系统的、动态的现代设计。这需要充分收集、分析和检索必要的信息，快速的数值运算和方案择优，因而必然大规模地使用CAD技术和人工智 能技术、数据库技术等。
2 虚拟制造——机械工程领域的虚拟现实
虚拟制造技术，是在虚拟环境下对计算机数据模型进行模拟分析的一项计算机辅助设计技术。利用虚拟制造技术，技术人员不必等待零件全部制造出来，可以建立零件的模型，对这 些模型进行虚拟装配，并检查零部件之间的装配间隙和干涉，检查装配状态，及时发现错误，若零件不符合要求，可以在计算机里方便地更改模型，并重新生成模型和自动更新相关的 零部件图和装配图，从而实现设计、装配和制造检验的协调统一。通过虚拟制造技术，可以缩短产品的开发周期，有利于提高产品的质量和可靠性，有利于降低产品开发成本，提高企 业的竞争力。
3 机械工程中的虚拟制造技术
3.1 虚拟产品开发
虚拟产品开发是通过计算机的“虚拟”环境完成建立产品的数字模型，用数字化形式来代替传统的实物原形实验，在数字状态下进行静态和动态的性能分析，然后再对原设计重新进行 组合或改进。虚拟产品开发就是利用计算机及工艺技术来开发与分析零部件，并在装配、制造等全过程中使用有关信息。虚拟产品开发要求建立整个产品总体模型，而不局限于设计部 件或零件! 设计者需要了解零件如何制造和装配，要求各专业人员按项目组织起来同时工作，而不是分开工作。在虚拟产品开发环境中，产品实际上只是一种数学模型，因此不但修改 方便，而且可以降低成本，压缩设计时间，提高产品质量。而且即使对于复杂的产品，也只需制作一次最终的实物原形，使新产品开发一次获得成功。
3.2 产品制造仿真
其构思是：在计算机上验证产品的制造过程。工程师在计算机上建立设备和过程的数字模型，再与产品的数字原型结合，对制造过程进行全面仿真分析，优化产品的制造过程、工艺参 数、设备性能、车间布局等。它的目标并不是替代产品的制造物理过程，而是制造活动的一种验证的工具，利用计算机仿真、多媒体、传感器等技术对成品生产活动和过程进行具有真 实性的模拟，在新产品投产之前就能预见所设计的产品性能、生产成本，并对其设计制造作出评估，具有试生产无可替代的优点。
仿真层该层根据设备模型、工件模型、数控程序等进行加工过程和检测过程的仿真，实现对数控程序、加工参数的检验和加工精度、工件性能的预测，还有优化建议。
3.3 虚拟仪器测试
我们都知到传统仪器的三大功能块，即数据的采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示，都是以硬件的形式存在的。因此，传统仪器开发维护费用高，技术更新周期长。而 虚拟仪器是在计算机平台上用户根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能，其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来以实现并扩展仪器的功能，与传统仪器相比 ，虚拟仪器在智能化程度处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。
3.4 虚拟装配
在生产过程中往往需要制造原型，而实际工作中机械产品的配合性和可装配性是设计人员常易出现错误的地方，不可能一次性就将数千个零件正确地装配在一起来满足设计要求，因为 ，采用二维图纸进行线性设计，无法预先发现设计造成的装配干扰等问题。通常，一旦出现装配干扰问题，往往不惜代价重新设计或者修改原型零件，导致零件的报废和工期的延误， 造成巨大的经济损失和信誉损失。目前，利用虚拟装配技术，在计算机上建立起如同真实样机的直观的立体可视化数字模型，使得在设计产品时就可以确定产品的所有物理性能，包括 重力、质量、剖面特性及重心等! 通过模拟装配软件，在虚拟环境下自动地对零件装配情况进行干涉检查，迅速地发现设计上的错误，并形象地显示在设计者的面前，可以十分方便地 更改模型，并重新生成模型。 由于设计方案的更改工作是在加工装配之前完成的，因此可以降低生产成本提高设计效率。
3.5 虚拟产品原型(机械虚拟样机技术)
虚拟原型又称数字原型，是物理原型的一种替换技术，是利用虚拟环境在可视化和可交互性方面的优势，对产品几何、功能等方面进行交互性建模与分析。虚拟产品原型能反映物理原 型的特征，包括外观、空间关系及运动学等方面，用户可以从不同的角度、以及不同的比例观察虚拟原型，还能够通过操纵虚拟原型，对产品的功能进行定性的判断。可用来快速评价 不同的设计方案，与物理原型相比较，虚拟原型生成的速度快，运用虚拟原型技术可以减少甚至取消物理原型的制作，从而加速新产品的开发过程。现在工程师头戴头盔显示器，手系 位置传感手套，坐在司机座位上，就可接触各种操纵装置，当工程师作各种动作，虚拟原型就可以仿真出相应的动作，他就可以迅速地对所设计产品的优劣性作出判断。
在机械工程设计过程中，应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性 、运动构件的运动性等均可建模仿真。建立数字化虚拟样机，是一种崭新的设计模式和管理体系。
机械虚拟样机，是基于三维CAD的产物。三维CAD系统是造型工具，能支持“自顶向下”和“ 自底向上”等设计方法，完成结构分析、装配仿真及运动仿真等复杂设计过程，使设计更加符合实际设计过程。三维造型系统能方便地与CAE系统集成，进行仿真分析；能提供数控 加工所需的信息，如NC代码，实现CAD／CAE／CAPP／CAM的集成。以SolidEdge、Solidworks 、UG等为设计平台，建立全参数化三维实体模型。在此基础上，对关键零件进行有限元分析以及对整机或部件的运动模拟。通过数字化虚拟样机的建立、实施，帮助企业建立起一套基 于三维CAD的产品开发体系，实现设计模式的转变，加快产品推向市场的周期。
3.6 虚拟工厂
利用计算机、仿真、系统建模、图像生成与显示等技术，在对工厂的每个生产环节都非常了解的基础上，根据工厂的规模、产品的性质和种类，以及生产效率等，建立相应的模型，进 行虚拟现实研究，分析真实工厂或将要建成工厂的生产情况，提供具体的数据，真实反映工厂生产的每个环节，最终反映该厂的生产全貌。
3.7 虚拟企业
虚拟企业是开发新产品的一种最快的途径，它是通过信息集成并采取有效的管理措施充分发挥资源的总体效益，是从不同的公司选择合适的现有资源（包括人力资源和设备资源）， 经合并后组成的，是一种没有围墙、超越空间、通过信息高速公路联系和统一指挥的经营实体。
4 虚拟技术在机械工程中的优势
4．1 具有强大的通用性和很强的复杂问题处理能力
虚拟技术，是在分析力学和多体动力学的研究基础上发展起来的，其目的就是为了能够实现对复杂机械系统的自动建模。因此，多数虚拟样机技术软件采用的是带约束乘子的微分 ——代数混合方程。其核心是令每个构件都具有6个自由度，然后用约束方程对多余的自由度加 以限制。这样的好处是能够具有较好的通用性，对于不同类型的机构都可以方便建模。虚拟 样机技术考虑了机械系统中的详细环节，比如构件的弹性、接触、摩擦和控制等。
4．2 使机械系统建模更加方便
对于传统的机械系统建模，我们必须首先进行运动分析，然后根据运动分析的结果进行动力分析，这中间需要大量的图形分析和公式推导。这个过程不但繁琐复杂，而且非常容易出错 ，设计人员需要花费大量的时间和精力，保证建模过程的准确性。使用虚拟样机技术，设计人员的工作只是给出机械的构成和连接形式，以及构件的物理参数，后面的建模和求解都是 由计算机来完成的。这样大大减轻了设计人员的负担，提高了效率。
4．3 软件具有强大的后期处理功能
传统分析方法，得到的是大量的数据，对于这些结果的了解，需要丰富的理论知识和经验。对于包含空间机构的机械更是如此。而虚拟样机技术软件，提供了很多结果的可视化技术、 曲线、图形和动画功能，可以使设计人员直观地看到其性能和运动效果。
5 结束语
虚拟制造技术，将从根本上改变现代机械工程设计领域中设计、试制、修改设计、规模生产的传统制造模式。在产品真正制出之前，首先在虚拟制造环境中生成软产品原型，代替传统 的硬样品进行试验，对其性能和可制造性进行预测和评价，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本，提高系统快速响应市场变化的能力。它的广泛应用前景，必将使之 成为目前最具影响力的技术之一。