深海资源开发装备虚拟样机技术应用研究
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设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
进程，逐步优化设计方所谓“虚拟样机”(!"#$%&’ )#*$*$+,-，简称 !))设 案。这样不但减少了研制昂贵物理样机的数量和费用，
计就是在建造第一台物理样机之前，利用软件技术建 而且提高了工矿设备设计质量，大大缩短了工矿设备立现实产品的计算机模型，通过基于实体可视化的仿 的研发周期，降低了设计成本，赢得了竞争优势。通过 真分析，模拟该系统在真实工作环境条件下的运动和 虚拟样机试验，可节省建立试验台、安装测试设备和测 动力特性，从而达到优化设计方案的目的。它利用虚拟 试仪
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
等有关的费用，更快地确定影响设计方案性能 环境在可视化方面的优势以及可交互式地探索虚拟物 , .,的敏感参数，达到最优化设计目的。 体的功能，对工矿设备进行几何、功能及制造等方面交 虚拟样机技术是现代
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
分析和设计中一个新的 互的建模与分析。在概念设计和方案论证中，便于设计 方法，已在国内外空间技术、国防技术、海洋技术和先 师将自己的 经 验 与 想 象 融 于 计 算 机 的 虚 拟 样 机 设 计 进制造技术研究方面有过大量成功应用的实例，其中 中，充分发挥想象力和创造力，并替代物理样机进行性 最著名的应用是美国波音飞机公司的研究中心利用无 能模拟试验。这样可大大缩短工矿设备研发周期，降低 纸化虚拟样机技术进行设计/将开发周期由原来的0 年 研制成本，提高设计质量和效率。虚拟样机设计方法将 缩短为 1 年;在工程 2 矿山机械行业 ，由于大型工矿装
我国的深海资源开发技术研究虽然起步较晚，但是历((+,-./0 )234+5/0*34-6)的作业过 程 可 视 子系统 ()*’
经 %" 年努力已取得很大成就，其中前两个阶段已经完 化仿真、虚拟控制子系统(7 ((+,-./0 789-,80*34-6) *’
成，并验证了开采系统的可行性，下图是我国科学家提 的同步性能及控制策略可视化分析、虚拟信息子系统出的深海开采系统的原理图。为在未来深海开采资源 (:*;(+,-./0 :9<8,’/-+89*34-6=与 ()4、(7*的 信 息 交 换 ’方面掌握主动权以及为 深海开采提供经验和积 &"""’与协同作业可视化联合仿真、作业区域大气和海洋虚 累原始数据，下阶段的任务是进行浅海开采试验。由于 , >,拟环境可视化建模及仿真等。 海试系统的构成比实验室系统更复杂、环境更严峻、费 虚拟样机(装备)仿真的研究内容 " 用更加昂贵等原因，因此在实际海试之前，需对系统关 利用虚拟现实技术研究海洋资源开发工程在国际 键部件的研究开发、海试开采过程动力学分析、系统稳 上目前还处于前沿探索研究阶段，在这方面我国的研 定性和安全性等进行评估。 究与世界上其他领先国家处于同一起跑线上，某些方 与传统的研制物理样机进行海试相比，利用虚拟 面甚至更胜一筹，目前国内外学者正在进行的研究领
域和内容主要集中在以下几个方面:
海洋虚拟环境研究!"#
海洋虚拟环境的建立是虚拟样机仿真技术的核心
内容之一，其基本思想是根据海洋勘察及相关资料，建
立海底矿床地貌、水文条件、资源分布状态等深海底矿
产资源开采环境的可视化模型;建立开采区域大气环
境和海洋海况变化的可视化模型;通过虚拟环境建模
及环境动态可视化仿真，获取海底矿床实际环境的三
维可视化动态数据，并根据实际需要利用获取的三维
数据建立不同情况下的深海资源虚拟开采环境的动态
模型;分析海底复杂条件改变(地形地貌、高压低温、暗
虚拟现实技术为我们提供了一种工具，利用它可以把持 协 同 并 行 产 品 构 型 设 计 技 术 (#$%&’()*,’&&$*()-
#$$&)*.(/0)1)2/34，#1#,) 及 先 进 计 算 机 辅 助 工 程 各种现有知识组织起来，可以创造性地解决复杂技术 (#$%&’()*5/- )- 643/4))*/43，#56)分 析 技 术 ，完 成 产 难题;同时由于虚拟现实技术是一门新兴技术，国内外 品的结构设计和运动学、动力学分析，使虚拟产品满足 一系列成功的实例已经显示了它的巨大优越性和发展 现实条件下作业的各种力学性能，此举可大大降低研 潜力，特别是在重型装备工程、复杂系统工程的动态设 制费用;研究海洋多物理场耦合作用理论，分析虚拟产 计和海洋工程等投资大、见效慢、周期长、技术复杂、环 品与虚拟环境的相互影响，研究各种物理场环境下虚 境多变的产业领域，使用虚拟现实技术的设计方法更 拟样机的工作特性，探讨并丰富海洋工程的理论研究， 能够发挥优势，降低开发成本和设计风险，而且比较适 并为目前尚未成熟的作业方式研究及装备的研制提供 合我国国情。
具体技术参数和多方案优化分析;此外采用虚拟现实 ,参考文献, 技术的可视化特征预测并优化未来虚拟产品适应环境
, 7 ",!和进化特点，探索机器进化理论及发展规律。 ,=, "黄靖远>虚拟设计,,> 北京:机械工业出版社"=???> 刘宏增;" 虚拟现实仿真研究 !!,<, 温诗铸"黎明>机械学发展战略研究,,> 北京:清华大学出版 ;
利用虚拟样机技术对各子系统结构和功能进行动 社"<@@> :
中国大洋协会> <@@= 年中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会 态联盟虚拟设计，通过对子系统的对接接口进行自由 ,:, 论文集,#,> <@@=> 度缩减设计，简化并构建深海采矿复杂系统的整体虚
雷 宗 友> 中 国 海 环 境 手 册,;,> 上 海 :上 海 交 通 大 学 出 版 社" 拟样机模型;利用此简化的模型分析采矿整体系统在 ,!, =?AA> 开采作业中水面支持子系统、扬矿子系统、集扬子系 牛京考> 大 洋 多 金 属 结 核 开 发 研 究 述 评,C,> 中 国 锰 业"<@@< 统、测控子系统及空间89 ,定位与导航子系统的协同 ,B, DBE >运动性及稳定性，研究各子系统功能协同控制特性;同 凌胜肖林京等深海采矿开采系统运动状态和动态特性影响 ""> 时采用虚拟样机技术可以方便地研究系统的虚拟空间 ,7, 因素分析,C,> 中国工程科学，<@@<，F:E >通信网络、虚拟装备测控网络、虚拟装备故障保障网 9*$&$2)- ()HI4$J$3/)2 K$* %/4/43- ))&L 2).M)- &$JN%)(.J/JH 4$-’J)2> 络、虚拟人机环境及生活空间互动网络、虚拟交互式控 ,G, 制中心等几大子虚拟空间的相互作用、相互协调功能; 9*$H))-/432$K (I) P4()*4.(/$4.J,).M)-5’(I$*/(NQR$*S2I$2&I)J-
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