香港大學(xué)運(yùn)用Virtools工具開發(fā)了一套虛擬實(shí)境模擬式訓(xùn)練軟件：起重機(jī)操作模擬器；訓(xùn)練未來(lái)的起重機(jī)操作員進(jìn)行集裝箱運(yùn)輸?shù)陌踩僮鳌Ｓ捎赩irtools Dev和VR Pack豐富的行為模組和先進(jìn)的性能，能有效的管理虛擬實(shí)境外圍設(shè)備以及完美的立體展示，從而使香港大學(xué)的制作人員能專注于內(nèi)容開發(fā)上，致力于創(chuàng)造高度擬真的平臺(tái)，以作為學(xué)術(shù)研發(fā)及教學(xué)訓(xùn)練的使用。
香港大學(xué)
香港大學(xué)是香港具有最悠久歷史的高等教育學(xué)府。香港大學(xué)工業(yè)及制造系統(tǒng)工程系（IMSE）成立于1973年5月。從正式成立開始，工業(yè)及制造系統(tǒng)工程系見(jiàn)證了香港從一個(gè)以制造業(yè)為導(dǎo)向的中心逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕試?guó)際服務(wù)和金融業(yè)為中心的城市，并逐步邁向知識(shí)型經(jīng)濟(jì)社會(huì)。
Jadason企業(yè)有限公司
應(yīng)用
Jadason企業(yè)有限公司創(chuàng)立于1980年，是一家總部位于香港的有限責(zé)任公司，目前已成為P.C.B.行業(yè)設(shè)備供應(yīng)商的佼佼者。1990年又設(shè)立了一個(gè)分公司，負(fù)責(zé)開發(fā)數(shù)字媒體圖形藝術(shù)方面的業(yè)務(wù)，為預(yù)制、動(dòng)畫、視頻后期制作和數(shù)字成像等產(chǎn)業(yè)提供完整的解決方案。Jadason企業(yè)有限公司在中國(guó)和亞太地區(qū)設(shè)立有10個(gè)辦事處，不管在軟件應(yīng)用還是硬件應(yīng)用方面都可提供強(qiáng)有力的工程背景支持。Jadason公司是中國(guó)境內(nèi)真正的Virtools合作伙伴之一。
基于香港大學(xué)開發(fā)的通用CAVE，imseCAVE訓(xùn)練軟件可幫助使用者學(xué)會(huì)如何操作起重機(jī)在港口或倉(cāng)庫(kù)地區(qū)搬運(yùn)集裝箱。ImseCAVE是一款完全擬真的交互式可視化系統(tǒng)，可提供高度逼真的三位立體場(chǎng)景畫面。imseCAVE由香港大學(xué)工業(yè)及制造系統(tǒng)工程系（IMSE）的研究人員開發(fā)。
使用者對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單配置后，即可提供擬真的虛擬環(huán)境，從而獲得此類訓(xùn)練環(huán)境的第一手體驗(yàn)，而不受時(shí)間和空間的限制。此外，使用者還可以在短期內(nèi)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行修改，以形成其他一些復(fù)雜的模擬環(huán)境，如產(chǎn)品和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查，或任務(wù)規(guī)劃應(yīng)用等。
舉例來(lái)說(shuō)，在香港大學(xué)工業(yè)和制造系統(tǒng)工程系，研究人員對(duì)imseCAVE做了修改，來(lái)模擬規(guī)模較大的復(fù)雜物流系統(tǒng)，包括自動(dòng)化航空貨運(yùn)終端和港口集裝箱終端。
類似的模擬為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)起重機(jī)操作的途徑，從而避免了親臨設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作的麻煩。
面臨的挑戰(zhàn)
由于集裝箱操作業(yè)務(wù)是香港物流產(chǎn)業(yè)最重要的組成部分之一，因而，有效的終端操作對(duì)保證服務(wù)質(zhì)量和維持未來(lái)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。香港大學(xué)為未來(lái)的起重機(jī)操作員提供了一款擬真的訓(xùn)練應(yīng)用軟件。高度逼真的交互式擬真軟件是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量訓(xùn)練的重要手段。此類應(yīng)用軟件準(zhǔn)確再現(xiàn)了起重機(jī)操作員在實(shí)際作業(yè)中遇到的環(huán)境條件。軟件為學(xué)生提供了在完全逼真的環(huán)境下接受訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，從而免除了昂貴且風(fēng)險(xiǎn)較大的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，因?yàn)橐慌_(tái)碼頭起重機(jī)的價(jià)格在百萬(wàn)美元以上。因此，取得成功的決定性因素是盡量減少在碼頭起重機(jī)上進(jìn)行實(shí)際培訓(xùn)，以保證這些起重機(jī)專門用于生產(chǎn)。此外，模擬應(yīng)用中產(chǎn)生的操作失誤不會(huì)造成嚴(yán)重影響，而在實(shí)際情形下，類似的計(jì)算錯(cuò)誤則可能對(duì)這種大型機(jī)器造成不可估量的損壞。
模擬起重機(jī)操作室的虛擬場(chǎng)景和界面與港口集裝箱終端、碼頭起重機(jī)系統(tǒng)及其他集裝箱操作設(shè)備的擬真模型一同開發(fā)。高度的真實(shí)感和效率要求該應(yīng)用軟件能夠整合相關(guān)的物理現(xiàn)象（重量、慣性、碰撞等）。
為了使起重機(jī)操作員置身于最逼真的工作環(huán)境中（帶有垂直全景和綜合指令的起重機(jī)操作室），香港大學(xué)需要一種軟件開發(fā)工具，以便能夠設(shè)計(jì)創(chuàng)作運(yùn)行于PC機(jī)群的擬真交互式實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，并能夠處理具有VR特定功能的CAVE顯示。
解決方案
香港大學(xué)選擇運(yùn)用Virtools研發(fā)解決方案，因?yàn)樗軡M足創(chuàng)建交互式3D內(nèi)容和虛擬實(shí)境硬件管理性能的所有標(biāo)準(zhǔn)。Virtools Dev通過(guò)直覺(jué)式圖形用戶界面、腳本語(yǔ)言和SDK程序庫(kù)，提供一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境。此外，Virtools強(qiáng)大的外掛模組，例如 Virtools Physics Pack或 Virtools VR Pack，能輕易迅速地實(shí)現(xiàn)特殊的功能，使擬真應(yīng)用更顯逼真。
Virtools Physics Pack使該應(yīng)用軟件符合重力、慣性、碰撞等物理規(guī)律。Virtools VR Pack可使PC機(jī)群的分布式計(jì)算同步，產(chǎn)生3D立體圖像，顯示于在imseCAVE上。
要達(dá)到精確再現(xiàn)真實(shí)機(jī)器的操作和交互操作的最高水平的真實(shí)感，所面臨的一項(xiàng)實(shí)際挑戰(zhàn)就是如何處理這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)，如起重機(jī)和集裝箱的重量、慣性等。Virtools Physics Pack及其現(xiàn)有的行為模塊組并不要求重新編程來(lái)創(chuàng)建逼真的物理環(huán)境。所面臨的另一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)是開發(fā)用于CAVE顯示的擬真應(yīng)用程序。Virtools VR Pack的顯示同步性、3D立體視法和交互式虛擬實(shí)境外圍設(shè)備管理使這一切成為可能.虛擬的碼頭區(qū)起重機(jī)控制室可通過(guò)imseCAVE生成，用戶可就座于系統(tǒng)中心觀看集裝箱終端和運(yùn)輸船的擬真3D場(chǎng)景。碼頭區(qū)起重機(jī)控制系統(tǒng)的用戶界面包括許多控制按鈕、指示燈和一個(gè)用戶用以實(shí)時(shí)操縱虛擬環(huán)境和起重機(jī)的控制桿。
主要優(yōu)勢(shì)
- 用以為基于VR的訓(xùn)練設(shè)計(jì)高性能的應(yīng)用軟件提供了理想、靈活的研發(fā)解決方案。
- 可輕松將系統(tǒng)調(diào)整運(yùn)行許多其他的應(yīng)用程序。
- Physics Pack可創(chuàng)建符合物理規(guī)律的逼真環(huán)境。
- VR Pack可使PC機(jī)群的分布式計(jì)算同步進(jìn)行，同步的3D立體顯示和交互式外圍設(shè)備管理。
