总决赛创新组项目路演复盘 | 花斌:体验效果逼真的基于VR的飞机地勤训练模拟器

2018-11-13

“我们的训练系统支持构造理论教学、维护操作过程教学、规程训练、规程考核四种模式,逐级强化训练过程,帮助学员从无到有进行知识的接受,提高他们受训的效率。”

成都飞机设计研究所室主任花斌先生进行项目路演。

10月12日 北京第三届中国航空创新创业大赛全国总决赛在全国双创周北京会场成功举办。

本届中国航空创新创业大赛由中国科学技术协会指导,由中国航空学会、商务部投资促进事务局、航空企业科协技术创新联盟、中国科协军民融合学会联合体联合主办,北京航空航天学会、国翊创新科技(北京)有限公司承办,旨在汇聚国内最具潜力的航空产业项目、挖掘顶尖创新创业人才、发现重大突破性技术、创业明星企业。

本届大赛历时半年,经历项目征集、路演选拔等环节,最终,20个进入决赛的项目齐聚中关村国家自主创新示范区会议中心,进行公开路演竞技,分别决出创新组、创业组一二三等奖。

创新项目 | 基于VR的飞机地勤训练模拟器

参赛团队 | 成都飞机设计研究所

路演嘉宾 | 花斌


我们的训练系统支持构造理论教学、维护操作过程教学、规程训练、规程考核四种模式,逐级强化训练过程,帮助学员从无到有进行知识的接受,提高他们受训的效率。

——花斌


  项目路演实录  

尊敬的各位领导、各位评委:大家上午好。我来自于成都飞机设计研究所,这次我带来的项目是基于VR的飞机地勤训练模拟器。

首先是项目简介。成都飞机设计研究所作为航空工业的主机所,承担了我国多个飞机的研发任务。我所研发的型号飞机不仅在国内军方大量装备,外装机型也得到了海外用户的青睐,在多个国家已经装备。如此多的型号飞机、如此大规模的装备对我们的交装培训是一个挑战。我们必须在极短的时间内为用户训练出一支技术娴熟的地勤队伍,我们的项目就是以对地勤人员的训练为应用需求背景来开展的。

当前面向复杂产品的培训模式,主要有PPT课堂、CBT自学,以及真机实操。根据美国国家训练实验室对训练知识接受度的金字塔理论,PPT课堂、CBT自学这种属于被动式的受训,学员对知识的接受度非常低。学员经过培训以后,面对真实的飞机,面对真实的维护任务,他们仍然不知道该如何进行下手、如何进行操作。真机实操虽然是主动受训,但是受各种现实条件的制约,学员不能随时随地进行训练,而且新学员进行实操的时候,容易有误操作,从而损伤飞机。

成都飞机设计研究所室主任花斌先生进行项目路演。

结合了产品设计和产品维护信息的,基于VR的飞机地勤训练模拟器就可以有效的解决这一问题。学员可以随时随地在和真机一摸一样的数字模型上提前进行演练,提高自己的熟练度,这种方式属于主动受训,学员接受知识度的效率也非常高。

我们的产品有多种配置方案,包括大型多通道训练模拟器、三通道桌面虚拟模拟训练器、单通道桌面虚拟维护训练模拟器,未来我们还将推出VR头盔式和手持式维护训练模拟器。我们的产品主要包括VR硬件设备、定制的虚拟训练系统,以及配套的训练课件,我们的虚拟训练课件支持多平台的应用部署。

我们的训练系统支持构造理论教学、维护操作过程教学、规程训练、规程考核四种模式,是逐级强化的训练过程,帮助学员从无到有进行知识的接受,提高他们受训的效率。同时通过这样一个平台,可以有效地对学员的接受程度进行考核。

我们还有两款课件制作支持工具,分别是基于技术状态的虚拟样机管理系统,这个系统直接和我们的PDM的数据库对接,实现数据的全程自动处理,保证维护训练的模型数据和设计数据保持技术状态的同步。还有一款是可视化的课件开发集成工具,这个工具可以提供给用户,支持用户自主进行训练课件的制作和修改。

关于技术特点,首先是数据处理方面,我们实现了数据的全程自动处理。数据源是PDM数据库中的真实设计数据,通过格式转化和自定义实现了数据处理,减少模型量,提高了维护模拟训练的运行效率。通过BOM自定义和材质渲染构建维修的样机模型,不仅在体验效果上可以更加逼真地展示,也便于我们做各种操作的定义。

成都飞机设计研究所室主任花斌先生进行项目路演。

技术特点二,训练课件采用模块化设计,主要包括基础数据模块、功能响应模块、交互控制模块。这三个模块是相互独立的,采用弱耦合的方式进行数据关联。基础数据模块主要包括样机模型、场景模型、设备工具模型等等,只要三维模型符合我们的数接口规范,就可以直接将数据进行加载;功能响应模块,根据用户需要进行功能定制;交互控制模块,针对不同的硬件设备进行交互控制定义,我们这个系统可以支持多种硬件环境。如果用户已经有了硬件环境,我们可以根据他的硬件环境,定制交互控制模块,如果用户没有虚拟现实环境,我们会提供一站式的解决方案。

市场前景。我们的潜在用户主要分三类。第一类,单位内部来说,我们计划根据“枭龙”、“翼龙”这样的外贸型号制作训练模拟器,提供给海外用户培训。面向国内的科研院所,我们可以提供可视化的课件制作工具,让他们进行课件的制作、开发,提供给各自的用户使用。面向军事训练中心,我们会提供训练模拟器给学员进行训练。我们这个产品具有极强的技术通用性,可以在航空、航天、船舶和民航、汽车、高铁等军民用领域进行广泛的技术推广,也符合现在国家军民融合的国家战略。

我们的产品不仅可以用于对专业维修人员进行技术培训,同样的可以面向普通大众,满足普通用户使用需求。比如说我们的汽车需要更换轮胎,相信很多的新手司机还不太会操作,这时候只需要拿出手机,打开APP,根据指引一步一步进行操作,就可以完成整个操作过程。

研发进展。从2013年开始,我们依托于航空工业集团公司的创新基金,开始项目的立项论证以及技术攻关,目前我们的技术已经成熟,准备推出产品。下一代的产品研发计划上,我们打算在2020年推出面向多人、多专业的分布式协同训练模拟器,到2021年推出AR引导式的训练模拟器。

我们总计计划融资500万元,一期在2019年计划投入100万,用于一代产品的完善,预计收益500万,2021年计划投入400万用于二代产品研发和销售推广,预计收益是5000万。

研发优势上,我们具有多年的VR技术研发经验,我们的技术成果已经在多个型号上进行了工程应用验证;虚拟现实专业作为611所未来重要的技术发展方向,也得到了611所大力的支持;我们具备完善的基础条件和研究团队支撑。

  参赛团队及项目简介  

航空工业成都飞机设计研究所主要从事歼击机、无人机的研发、设计、试验、系统集成及保障,作为国内实力极强的飞机总体设计单位,在飞机设计/仿真领域拥有丰富经验,已经建立起包括ORACLE数据库、CATIA、DELMIA等大型通用设计、仿真和数据管理软件在内的飞机设计集成软件系统,并培养了一只具有丰富的数字化设计、系统仿真、计算机软件开发经验的技术队伍。

本产品重点针对虚拟现实技术在飞机虚拟维护维修训练领域的应用开展深入研究,结合虚拟样机、维修仿真等技术,提出了基于VR的飞机地勤训练模拟器的系统架构与应用模式,以设计产生的型号飞机数字模型和维护任务信息为基础,完成了硬件环境构建、软硬件环境集成、维护维修仿真电子样机建模、维护维修虚拟训练课件开发、维护维修仿真与训练的型号应用等工作。机务人员可在多种类型的虚拟现实系统中与数字样机模型交互,通过逐级强化的教学训练模式,进行维护教学和训练,达到提高培训质量和效率的目的。

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