این پروپوزال در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
فهرست مطالب
موضوع :
بکارگیری واقعیت مجازی در آموزش
بکارگیری واقعیت مجازی در آموزش ۲
چکیده ۵
فصل اول : ۱۱
۱ـ۱ـ تعریف واقعیت مجازی ۱۳
۱ـ۲ـ تاریخچه VR (واقعیت مجازی) : ۱۳
۳-۱- تاریخچه ای از گرافیک کامپیوتری و انیمیشن : ۱۴
شکل۲:نمایشگر روی سر ۱۶
دو پروژه دیگر از دهه ۸۰ شایسته ذکر هستند: ۲۳
شکل۳ : نمای داخلی دستکش داده ها ۲۶
شکل۴:دستکش داده ها ۲۷
به گزارش آکادمی ملی علوم: ۲۸
شکل۵: VRدر بیوشیمی ۲۸
شکل۷:CAVE 37
1ـ۴ـ۱ـ واژگان ۳۹
نمایشگر روی سر (HMD): 39
BOOM: 40
CAVE : 41
دستگاههای ورودی و دیگر فن آوریهای حسی: ۴۲
۱ـ۴ـ۲ـ خصوصیات VR شناور: ۴۳
۱ـ۴ـ۳ـ محیط های مجازی مشترک: ۴۴
۱ـ۴ـ۴ـ VR غیر شناور ۴۴
۱ـ۵ـ VRML: 45
شکل۱۴:پرداخت راه پله ۴۶
۱ـ۶ـ فن آوریهای مربوط به VR: 46
شکل۱۵:دنیای مجازی واقعی و انتزاعی ۴۷
فصل دوم : ۴۹
۲ـ ۱ـ شبیه سازی برای سربازان ۵۰
شکل۱۶:شبیه سازی برای سربازان ۵۱
۲ـ۲ـ شبیه سازی برای خلبانان، رانندگان و معدنکاران: ۵۲
شکل۱۸:شبیه ساز آموزشی ۵۴
۲ـ ۳ـ جسمها و ذهنهای مجازی (آموزش در پزشکی) ۵۵
شکل۱۸: VRدر پزشکی ۵۶
۲ـ۴ـ VR در کلاس (شبیه سازی برای اموزش در کلاس) ۵۷
۲ـ ۵ـ شبیه سازی برای آموزش دانشجویان ـ دانش آموزان ـ بیماران: ۵۹
۲ـ۶ـ تورهای مجازی (آموزش نقاط مختلف جهان): ۵۹
۲ـ۷ـ ارزیابی VR آموزشی ۶۱
فصل سوم : ۶۳
۳ـ۱ـ سیستم آموزش شبیه سازی تجهیزات بر مبنای واقعیت مجازی ۶۴
۱- مقدمه ۶۴
۲- طراحی سیستم ۶۵
۲-۲- چهارچوب ۶۷
۱-۳- مدلسازی سه بعدی ۶۸
۱-۱-۳- مدل تجهیزات مجزا ۶۹
(۱) مدلسازی بدنه بی قاعده ۶۹
(۲) پردازش بافت ۷۰
(۳) ساده سازی مدل ۷۰
۲-۱-۳- مدل تجهیزات یکپارچه ۷۱
(۱) تنظیم گره DOF 71
(2) کاربرد LOD (سطح جزئیات) ۷۱
(۳) سازماندهی ساختار داده ها ۷۲
۲-۳- قوانین بکار بردن تجهیزات ۷۲
(۲) مدلسازی گردش کاری Petri Nets 73
2-2-3- مثال : ۷۵
۳-۳- راه اندازی شبیه سازی ۷۷
۱-۴- چهار چوب نرم ۷۹
۲-۴- مثال شبیه سازی ۸۰
شکل۱۲: خارج ، عملکرد آنتن ۸۰
۵- نتیجه گیری ۸۱
۳ـ۲ـ تدوین یک سیستم آموزش طلب سوزنی و استفاده از تکنولوژی ۸۱
۲- شکل بندی سیستم ۸۳
۳- ساخت مدل نقاط طب سوزنی انسان ۸۴
شکل۳:مدل نقاط طب سوزنی بازوی انسان ۸۵
۴- آموزش موقعیت / عمق نقطه طب سوزنی ۸۶
۵- خلاصه ۸۹
پیشنهاد مشخص: ۹۰
مراجع ۹۱
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل۱:SENSORAMA……………………….
شکل۲:نمایشگر روی سر…………………….
شکل۳:نمای داخلی دستکش داده ها……………
شکل۴: دستکش داده ها……………………
شکل۵:VRدر بیوشیمی……………………..
شکل۶: VRدر پزشکی……………………..
شکل۷:CAVE…………………………..
شکل۸:HMD……………………………
شکل۹:BOOM…………………………..
شکل۱۰:سیستم CAVE…………………….
شکل۱۱: نمای بیرونی دستکش داده ها………..
شکل۱۲:حرکت دادن فرمان اتومبیل………….
شکل۱۳:ایجاد یک تیم با VR………………
شکل۱۴:پرداخت راه پله………………….
شکل۱۵:دنیای مجازی واقعی و انتزاعی……….
شکل۱۶:شبیه سازی برای سربازان…………..
شکل۱۷: شبیه ساز پرواز…………………
شکل۱۸:شبیه ساز آموزشی…………………
شکل۱۹:VRدر جراحی……………………..
فهرست جدول ها
جدول ۱ …………………………………
جدول ۲ …………………………………
چکیده
استفاده از محیط مجازی کاربرد های واقعی و توان واقعی بالقوه فوق العاده ای دارد به طوری که کاربران می توانند مدل شبیه زندگی را تجربه کنند یا در محیطی امن قدم بزنند و در عین حال بر روی آن محیط کنترل داشته باشند .
واقعیت مجازی،یک محیط سه بعدی شبیه سازی شده است که کاربر میتواند به گونه ای با آن ارتباط برقرار کند که گویی یک محیط فیزیکی است. کاربر،محیط را در صفحه های نمایشی می بیند که احتمالا بر روی یک جفت عینک های ویژه سوار شده است .
وسایل ورودی خاص ،همچون دستکش هایا لباسهای مجهز به سنسورهای حرکت یاب،عملیات کاربر را تشخیص می دهد.
در این پایان نامه بکار گیری واقعیت مجازی در آموزش مورد بررسی قرار گرفته که شامل به کارگیری واقعیت مجازی در آموزش سربازان و هم چنین به عنوان ابزار آموزشی برای خلبانان، رانندگان، معدنکاران و به کارگیری آن در تحصیل و کلاس مجازی و در آموزش پزشکی و گرافیک وانیمیشن کامپیوتری است .
بنا براین نتیجه می شود که واقعیت مجازی می تواند هزینه های بالای آموزش با استفاده از تجهیزات آموزشی که ناشی ازکمبود در تعدادوقیمت گران آنها می باشد راکاهش دهد و با خلق یک محیط واقعی برای آموزش، کارایی سیستم های آموزشی و روند یادگیری را بهبود بخشد.
واژه های کلیدی :
واقعیت مجازی ، نمایشگر متصل به سر ، CAVE، HMD 5- BOOM ، شبیه سازی آموزشی ، VRML .
فصل اول :
تعریف واقعیت مجازی و کاربردها
۱ـ۱ـ تعریف واقعیت مجازی
۱ـ واقعیت مجازی یک محیط سه بعدی شبیه سازی شده است که کاربر می تواند به گونه ای با آن کار کند که گویی یک محیط فیزیکی است.
۲ـ واقعیت مجازی، تولید نرم افزاری ـ رایانه ای از یک پنداره یا محیط است که برای حواس (بیشتر بصری) معادل واقعیت، وانمود گردد و به فضای سه بعدی که توسط کامپیوتر ایجاد می شود، اطلاق می گردد.
در حقیقت مجازی استفاده از فناوری پیشرفته از جمله کامپیوتر و لوازم جانبی آن و ابزارهای چند رسانه ای مختلف برای ایجاد یک محیط مجازی شبیه سازی شده است.
در این محیط کاربر اشیاء، حوادث و رخدادهای مجازی قابل مقایسه با دنیای واقعی را با استفاده از مبدلهای طراحی شده و حسگرهای خاص به طور تعاملی در دست می گیرد و تصاویر نمایشی و حرکتی را مشاهده می کند طوری که فرد گمان کند در محیط واقعی قرار گرفته است.
۱ـ۲ـ تاریخچه VR (واقعیت مجازی) :
۱۹۱۰ـ پنوماتیک و حرکت هواپیما و آموزش خلبانان (شبیه سازهای مکانیکی)
۱۹۲۹ـ مفهوم شبیه سازهای الکترونیکی
۱۹۵۵ـ سیستمهای Video based ، سینمای سه بعدی
اواخر دهه ۶۰ ـ طرح دنیای مجازی تحت کنترل کامپیوتر
تولید دستگاه واقعیت مجازی توسط میرون کودگر
دهه ۷۰ ـ تولید گرافیک های سه بعدی شبکه سیمی و استفاده از آن در اولین شبیه سازی های کامپیوتری ـ ایوان ساترلند
۱۹۷۰ـ اضافه کردن هوش مصنوعی به این سیستم ـ میرون کروگر
۱۹۸۳ـ (Head Mounted Display) HMD
1989ـ اصلاح واقعیت مجازی توسط یارون لانیر
۱۹۸۹ـ ساخت HMD های تجاری ـ شرکت VPL
3-1- تاریخچه ای از گرافیک کامپیوتری و انیمیشن :
در طول اواخر دهد ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، واقعیت مجازی به عنوان یک برنامه کاربردی جدید و در حال ظهور منتشر شد که قول داد انقلابی ایجاد کند و واسطه های انسان ـ کامپیوتر را متحول کند. در واقع ، VR بسیار قدیمی تر از دهه ۱۹۸۰، قدیمی تر یا تقریباً به عمر کل خود رشته گرافیک کامپیوتر است.
در سال ۱۹۵۶، مورتون میلگا شروع به طراحی اولین تجربیات مجازی چند حسی کرد . Sensorama که شبیه یکی از ماشینهای دالانی امروزه است، فیلم تصویری، صوتی، لرزش، باد و بوها و همه چیزهایی که طراحی شدند تا کاربر احساس کند انگار او واقعا در فیلم است تا اینکه فقط آنرا تماشا کند، را ترکیب کرد. Sensorama که در ۱۹۶۱ به ثبت رسید، بیننده را در یک تئاتر یک نفره قرار داد و به مدت یک ربع ساعت، بیننده توانست یکی از پنج فیلم تمام رنگی سه بعدی دو دقیقه ای را با احساس کمک حرکت، صدا، باد در صورت و بوها تجربه کند.
شکل۱: Sensorama
پنج “تجربه” شامل یک موتورسواری در نیویورک، دوچرخه سواری، سواری روی درشکه ، هلیکوپتر سواری بر فراز شهر سنچری (Century) در ۱۹۶۰ و یک رقص به وسیله رقاص شکم می باشد. از آنجا که با گرافیک کامپیوتری بدون رنگ سالها فاصله بود، کل تجربه از قبل ضبط شد، و برای کاربر دوباره پخش می شد.
هیلیگا همچنین ایده ای برای دستگاهی که برخی آنرا اولین نمایشگر روی سر (HMD) در نظر می گیرند، را به ثبت رساند.
شکل۲:نمایشگر روی سر
او اول این ایده را در سال ۱۹۶۰ مطرح کرد و در سال ۱۹۶۲ برای حق امتیاز انحصاری تقاضا کرد. این ایده از عینک با میدان دید وسیع برای مشاهده اسلایدهای تصویری سه بعدی استفاده کرد و صدای استریو و “مولد بو” داشت. او بعداً ایده ای برای یک تئاتر شناور مطرح کرد که پخش تصاویر سه بعدی بدون الزام بیننده به پوشیدن عینکهای مخصوص یا دستگاههای دیگر را ممکن می سازد. تماشاچیان به ردیف می نشینند و صندلیها با پیشرفت فیلم متصل هستند تا نه تنها صدای برجسته نگاری ایجاد کنند، بلکه همچنین احساس حرکت را به وجود آورند. بوها با تزریق رایحه های مختلف در سیستم تهویه هوا ایجاد می شوند. متأسفانه، تئاتر “تجربه کامل” هلیگا هرگز ساخته نشد.
کامو و برلیان کارمندان شرکت فیلکو، اولین نمایشگر روی سر واقعاً ساخته شده را در سال ۱۹۶۱ ساختند. سیستم آنها، به نام Headsight (دید سر) دارای یک عامل CRT مجزا متصل به کلاه و سیستم دریاب مغناطیسی برای تعیین جهت سر بود. HMD طراحی شد تا همراه با یک سیستم ویدئویی مدار بسته کنترل از راه دور برای مشاهده وضعیتهای خطرناک دور دست استفاده شود. در حالیکه این دستگاهها به ایده های ذهنی برای نمایشگر و تجربیات مجازی کمک کرد، کامپیوتر و تولید تصویر هنوز باید یکپارچه می شدند.
رشته ای که ما اکنون به نام واقعیت مجازی (VR) می شناسیم، یک رشته چند شاخه ای کامپیوتری است که از تحقیقات روی گرافیک تعاملی سه بعدی و شبیه سازی وسایل نقلیه در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ ظاهر شد. جای تعجب نیست که توسعه این رشته می تواند تا کارهای اولیه MIT و یوتا و البته ایوان ساترلند ردیابی شود.
دو شالوده ضروری VR توسط لری را برتز و ساترلند، به MIT اشاره داشتند. اولین کمکهای ضروری عملی شامل تحقیقات و توسعه بود که به CRT امکان داد به عنوان دستگاهی با قیمت مقبول و مؤثر عمل کند که بر مبنای آن یک تصویر تولید شدة کامپیوتری و واسطه های تعاملی که نشان دادند کاربر می تواند با تصویر CRT برای انجام وظایف دلخواه تعامل داشته باشد، ایجاد شدند.