[发明专利]一种虚拟现实培训领域中的多人协同交互系统

说明书

本发明公开了一种虚拟现实培训领域中的多人协同交互系统，系统运行在多台计算机上，其中一台作为主机，其余均为客户端。多个客户端均与主机连接，主机用于运行服务器程序，服务器用于存放一个虚拟现实场景程序实例和管理所有客户端共享的用户人物对象和网络物体对象的状态信息。本发明基于Unity内置的HAPI Unet和第三方插件VRTK实现了针对大型训练业务流程的复杂交互逻辑。通过VRTK、SteamVR接口获取HTCVIVE设备输入，在多个客户端实例上传递信息，实现了多人虚拟现实培训领域中的重要交互模式，包括用户与用户之间交互、用户与虚拟对象间的交互以及用户与虚拟场景间的交互。

技术领域

本发明属于多人协同交互技术领域，涉及一种虚拟现实培训领域中的多人协同交互系统。

背景技术

虚拟现实技术可以让用户通过肢体动作、视觉、听觉等人类自然的方式与计算机虚拟世界进行有效的交互的技术。比如用户的手部、脚部的动作，都能在虚拟世界中产生相应的变化，即虚拟世界能够对用户的动作进行实时反馈。2016年起，个人电脑的图形显示水平跨过临界点，头戴式显示器成为最主要的虚拟现实显示交互设备，三维交互展示和游戏引擎的表现力逐步提升，参与者的沉浸感也得到了显著提高。利用虚拟现实技术可以搭建视觉感受真实可信、工作流程如实再现，交互反馈令人信服的仿真教学平台。

对于电力生产而言，每一个环节都有存在安全隐患的可能，但不是每一个生产现场都允许人进去，并且电力设备价格昂贵，一旦发生事故，电力公司将遭受巨大损失。应用虚拟现实技术模拟培训工作，实现电力系统的虚拟培训，能在节省电力公司硬件投资的同时降低危险，真实模仿电力生产工作，帮助人员熟悉设备与环境，明确哪些设备操作复杂、不能出错。电力人员和虚拟环境的交互能使其全身心投入计算机生成的虚拟环境，身临其境，和环境融为一体，相信虚拟世界的人真实存在，在实践操作中一直发挥作用，仿佛和客观真实的世界一样，同时让接受培训的电力人员深入了解电力设备的每一个结构空间，进行多角度、多层次的观测、体验，学到现实中不能接触的事物，创造真实的学习环境、工作环境，不仅增添学习兴趣、提高培训效率，同时预防新手操作失误。

为了到达虚拟现实场景所需要的沉浸式互动效果，需要整套的硬件和软件配合生成一个三维虚拟世界。虚拟现实技术能够给作业人员提供一个接近真实的环境进行培训和指导，来培训作业人员的作业水平，还需要进行安全规定的模拟，应急演练，能够在保证作业人员安全的情况下，真实模拟电力行业的运行环境。目前，三维虚拟仿真培训已经在电力行业作业培训中得到了广泛应用，但却停留在仅能提供具有交互功能和临场感的三维可视化场景及固定情节模式下角色与其他模型交互的功能上，对于培训中所要求的多角色间的高度协作性，现有的各类虚拟仿真培训系统还存在着一定的不足，无法实现全方位、多角色的协同学习，同时亦存在着培训效果差、难以快速提升训练水平和与队友间的合作能力等问题。因此，实现一种虚拟现实培训的多人协同交互系统的需求也在增强。

综上所述，现有的交互方式局限于具有交互功能和临场感的三维可视化场景及固定情节模式下角色与其他模型交互的功能上。所以现有技术发明的重点解决是协同开发实现虚拟现实场景中的复杂多人交互，实现全方位、多角色的协同学习，以此提高快速提升训练水平和与队友间的合作能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种虚拟现实培训领域中的多人协同交互系统。该系统利用虚拟现实技术还原电力作业场景，通过沉浸式多人协同作业的方式，能够对危及作业人员生命安全的电网A类违章生产作业的体验与考核。作业人员通过系统可以模拟多种体感功能(坠落、触电等)，达到训练效果，减少实际操作中的A类违章可能。虚拟现实场景中能够响应用户动作，实现多用户在同一虚拟场景中协同作业，与场景内的作业道具进行交互，共同完成作业流程，本发明着重改进现有技术配置复杂、交互方式不全面、设备穿戴困难、成本高等问题。