工程机械模拟训练技术

工程机械模拟训练技术（精选7篇）

工程机械模拟训练技术 篇1

工程机械是装备工业的重要组成部分, 据不完全统计数据表明, 全国工程机械拥有总量已达200余万台, 并且仍以每年10%以上的速度递增。工程机械市场的快速增长, 相应带动了中国工程机械培训市场需求的急速增长。目前, 对工程施工机械操作人员的需求非常大, 往往供不应求。由此可见大力提高劳动者素质, 培养所需的操作人员是目前迫在眉睫的任务。

但是, 传统的培训方式主要是用真实的工程机械进行操作训练, 风险大, 成本高, 培训时间长, 培养出来的学员无论是技术还是数量, 都远远不能满足市场的要求, 反而却限制了这个行业的发展, 所以, 培训模式变革是势在必行。

1 工程机械模拟训练简介

工程机械模拟训练不受时间、气候、场地的限制, 可以高度逼真地模拟工程机械在各种使用工况下的视觉、听觉、动感等行为所进行的模拟仿真训练。模拟训练技术在工程机械作业人员培训领域中能够很好地解决传统培训中所存在的问题: (1) 模拟训练技术在工程机械作业人员培训中有助于教学个别化, 工程机械模拟训练系统可以针对不同学员的需要, 灵活地选择培训的课程模块和课程内容, 并且可以完全自主地控制培训时间, 针对不懂的部分可以重复性的学习, 为学习新知识节约了大量的时间和精力, 使得工程机械驾驶员职业技能的培训真正实现了个别化教学。 (2模拟训练技术在工程机械作业人员培训中有助于教学标准化, 提高教学质量, 整个模拟系统中有比较规范化和科学化的教学内容, 能够克服传统教学模式中不同师傅带出的徒弟对于机械设备操作中不同的认知弊端。模拟训练系统提供逼真的环境场景模拟, 可以贯穿从理论学习到实际操作考核的全过程。 (3) 解决了传统工程机械作业人员培训中耗时、耗力、培训困难等缺点。模拟系统弥补了传统教学中培训的周期长、燃料费增长快、日常的维护消耗巨大、一次性投入高、培训效率低下等方面的缺陷, 培训费用减少、培训周期缩短、培训过程中事故的发生率大大降低, 减少实车训练动用次数, 节约了能源, 提高了经济效益, 符合现阶段的市场经济的要求。

2 工程机械模拟训练技术

目前, 国内外广泛采用的工程机械操作使用模拟训练技术主要有三大类:一是模拟训练软件;二是模拟训练半实物装置;三是模拟训练全实物仿真平台。

(1) 模拟训练软件。工程机械模拟训练软件主要采用视景仿真的方式构建一个逼真的虚拟环境, 可以根据需要模拟各种天气情况, 如, 晴天、多云、阴天、白天、夜晚等, 以及其对工程机械作业的影响。通过视景、声响、振动等表现形式, 能够实现工程机械实时操作, 如, 起动、运行、制动时各种真实的感觉, 仿真过程中用户一般通过鼠标、键盘或者虚拟界面来实现对虚拟场景的控制 (见图1) 。

(2) 模拟训练半实物装置。半实物仿真系统是一种硬件在环实时技术, 把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去, 并要求系统的软件和硬件都要实时运行, 从而模拟整个系统的运行状态。系统虚、实结合, 具有良好的可控性、无破坏性。软件能提供逼真的工程机械操作使用视景、声音和运动感觉, 模拟操作环境的外形及尺寸与真实工程机械完全相同, 以保证高度的真实感 (见图2) 。

(3) 模拟训练全实物仿真平台。工程机械模拟实训设备一般由工程机械操控模型和模拟操控系统组成, 其中工程机械操控模型严格按照实装各系统的比例进行设计制造, 不仅与实车外形尺寸比例相同, 且全部部件均可实现与实车部件相同的操作功能, 在保证与实装各种动作完全相同的操作反应下实现各种细微的操作速度变化, 通过模拟操控系统即可进行模型各结构动作的实时控制, 操作感觉及各种动作反应均可与实装相媲美。工程机械操作使用模拟实训设备由于操作系统和控制对象均是实物, 学员可以亲自动手进行实际操作, 训练过程更为贴近真实作业场景, 训练效果也更加好 (见图3) 。

参考文献

[1]矫震.线性摩擦焊过程中的原子扩散及缺陷演化动力学模拟[D].哈尔滨工业大学, 2011.

[2]周文权.晶体相场方法模拟高温应变作用下晶界的位错组态及其演化[D].广西大学, 2014.

工程机械模拟训练技术 篇2

训练模拟器总体设计技术及应用

训练模拟器的研制要求的模拟逼真度高,能完成主要操作训练,同时要结构简单、成本低.由于新型武器系统技术含量较高,操作较为复杂,训练模拟器研制周期较短,顶层设计至关重要.本文从总体的角度论述了训练模拟器的`功能、结构、关键技术等设计方面的问题.

作 者：王彤 卢世超 武智晖 作者单位：中国兵器工业系统总体部刊 名：国防技术基础英文刊名：TECHNOLOGY FOUNDATION OF NATIONAL DEFENCE年，卷(期)：“”(4)分类号：关键词：训练模拟器 半实物仿真 总体设计

模拟电子技术实践训练课程设计 篇3

学生普遍反映模拟电子技术课程较难理解和掌握, 归究原因: (1) 现有教材大多数内容偏重理论分析, 学生在有限的教学时间内很难掌握。 (2) 实验内容与理论学习脱节, 并且实验课时短, 学生只能验证一些结果, 不能完成预定的学习目标就草草收场。 (3) 由于这门课是理论性很强的专业基础课程, 如果没有一定的理论基础对问题的分析, 实践操作将无从下手。根据以上情况, 采用理论、实验、实训三种教学形式互补, 编写可行的实训教材, 有针对性的将模拟电子技术的教学内容融入到实际操作中。实训教学注重真实性和实践性, 教练相长, 学生在仿真的实际训练的环境中学会自主、合作、探究。在训与练中逐渐积累动手能力, 巩固理论知识的学习。

实训课程不是课内实验, 实验是对某阶段理论课程的验证, 时间安排穿插在课程教学中。实训课程一般在课堂教学完成后进行一周或两周的有针对性的集中实践训练。课程实践训练与课堂教学有很大的区别, 又有别于实际生产过程。课程实训是动手能力的培养, 又要兼顾理论课程。理论教学只需要一块黑板、一只粉笔, 学生是静止状态, 而实训课程训练需要有实训场地、设备、材料, 学生处在运动状态。课程实训必须对学生有配套的监督和管理措施, 如果实训课程内容和过程设计的不周全, 实训操作就很难有效的实施和开展。

2 课程实践训练的目的

用实训内容把模拟电子技术的知识要点贯穿起来, 打破原有教材的章节体系, 对教材理论内容进行重新整合。从教材中选取若干有代表性的单元电路组合成具有一定功能的部件电路。学生通过具体电子电路装配操作并穿插理论知识的复习, 让学生做中学, 学中练, 借助实训中的现实问题更好的理解理论问题, 拉动学生对理论学习的热情。通过模拟电子技术实训课程, 学生应具备: (1) 能够掌握模拟电子技术课程中各元件的功能、作用以及性能参数。 (2) 初步掌握放大电路的基本组成, 明白单元放大在实用电路中的应用方法。 (3) 学会电子电路的计算方法, 并撰写相应电子技术文档。 (4) 熟练掌握示波器、万用表、直流稳压电源及相关工具的使用, 正确规范电子装配工艺操作。 (5) 能够对元器件质量鉴别, 独立完成对单元和整机电路的波形测量、电路调试、参数调整。 (6) 能根据故障现象判断故障部位, 并运用各种维修方法与技巧查找排除故障。

3 实践内容选择

3.1 理论联系实际

模拟电子技术课程实训内容要具备电子产品生产过程的特点和性质, 模拟产品生产过程中各个环节并包含组织内容。实训内容还要与模拟电子技术课堂教学紧密结合, 使学生在实际操作中具备电子基础理论的背景支持, 理论知识与实践技能互相紧密结合, 最大限度的汲取理论知识要点, 有针对的溶入到实践操作中, 实练、实训并激发和调动学生理论学习的积极性。

3.2 因材施教

要使模拟电子技术实际训练有效果, 应因材施教。模拟电子技术教学内容以电子电路基础为主, 而现代电子技术的电路组成具有综合性并过于复杂, 不能作为课程实训教学样式。对于初学者, 模拟电子技术实践操作只能依据理论课程内容设计。教师要对学生的具体情况进行分析, 根据学生的能力设计实训内容, 评估学生是否有能力完成实际训练任务。由于学生学习能力和操作水平的不同, 实训内容和过程要有拓展空间, 任务目标要具有灵活性, 教师可以根据学生的接受能力调整工作内容和工作计划, 灵活的升降任务的难易程度, 使实训过程更加实际可行。

3.3 因地制宜

实践训练和课堂教学很大的不同, 要占用实验室并需要连续的工作时间。实训需用到仪表、仪器及工具, 要消耗元件和费用, 所以要依据教学大纲、教学进度和实训场地情况, 分配实验室占用时间, 合理的计划实训阶段, 针对学校元器件费用的额度情况确立电子电路的规模和实训方法。根据实验室的使用情况, 确立课程实训集中一周, 30学时的时间完成实训内容。模拟电子技术课程实训电路在面包板上完成, 元件和器件可以重复使用, 最大限度的节约实训成本, 如图1。

4 实训监督和实施评价

根据实训内容和需要的时间, 弹性有层次的划定不同工作阶段, 依照实际工作顺序分阶段实施实训内容, 由浅入深逐步深入, 在仿真的工作条件下, 强调学生实训工作过程的参与,

而不是目标完成的结果。实训要制定工作考勤、劳动纪律、安全规章、元件和工具保管等制度, 并由学生专人管理与实训成绩挂钩。把部分实训过程监督下放学生, 学生能干的工作尽量让学生做。如:实训考勤、纪律监督。教师提出要求, 由班长和学习委员根据学生的具体情况进行分组, 对每位同学、工作台、电路面包板进行编号, 按编号先后顺序发放工具和元器件, 对工作情况列表登记。学生参与实训教学管理, 可有效减少教师繁重的工作量, 并有利于锻炼学生的组织和工作能力, 提高学生的自觉性。

科学的教学评价不仅可以有效检测学生的学习情况, 还可以起到激励和促进学生进一步发展的作用[1]。将模拟电子技术实训的内容, 划分成每阶段学生需要完成的具体工作, 对工作的节点提出具体的要求, 明确任务完成的测评内容和打分标准, 把评议细划到实训内容的各个环节中, 如表1。

5 实践内容和过程

根据模拟电子技术课程的大纲要求和能力培养目标, 实训内容选择用LM324运算放大器集成电路芯片构成具有变频功能的音频信号发生器。电子装配在面包板上完成。实训由四个单元电路组成, 图2是电路组成。 (1) 正弦振荡:由集成运放文氏电路组成, 主要对音频信号提供变频调制, 在正弦信号的输出端接入发光二极管, 发光管亮闪表明正弦振荡器工作。 (2) 频率转换:用积分电路和滞回电压电较器组成锯齿波产生电路, 频率为音频频段, 并可由正弦波对其电路参数调制, 使频率改变, 输出为可变频率的锯齿波信号。 (3) 过零比较:用过零电压比较电路对信号波形变换, 将锯齿波变成方波信号。 (4) 功率放大:放大可变频的音频功率, 使喇叭鸣响。四个单元电路在模拟电子技术教材都能找到。相关知识:半导体元件基础知识;基本放大电路;集成运放;电子电路的反馈;信号的发生与处理。实训电路涵盖了模拟电子技术的主要内容, 单元电路具有相对的独立性, 整个电路又完成了某一具体的功能。电路具有声、光电效应, 吸引了学生的工作兴趣, 也便于教师对学生完成任务的最终结果进行辨识。实训的技能要点:对元件好坏和性能的测试;依照相关技术要求进行电路连线;正确应用示波器测量电路波形;电路纠错和检查;撰写相应的技术文档和报告。实训条件, (1) 场地:实验室; (2) 仪表:万用表、直流稳压电源、双综示波器; (3) 工具:斜口钳、镊子。实训时间为一周, 30学时。

在实训教学过程中, 模拟电路板部件生产过程, 把实训任务进行分解, 依照电路板部件的组装先后顺序, 层层递进, 并将相关的电子电路理论讲解安排在各个工作环节中。模拟电子技术课程训练分五个阶段完成。

5.1 第一阶段:理论学习

对学生和工作岗位编号, 并做记录。学习原理, 根据电路组成选择功能单元。要求学生规范画出原理图、填写元件清单, 并由原理图完成相应的电路功能说明。教师在这一过程中明确实训纪律及安全注意事项, 需讲解电路相关的原理及画原理图和填写元件清单的方法, 鼓励学生独立思考, 查找相应的资料。教师要对学生任务完成情况进行督促, 检查电路图和元件表是否规范清楚, 电路功能说明是否正确。教师根据电路原理提出相关问题由学生回答, 主要考察学生实训操作应具备的理论基础, 并记录作为理论考核的依据。部分同学未完成工作任务, 检查工作可顺延到下一阶段进行, 并做出相应的扣分处理。

5.2 第二阶段:工作准备

由班长和学习委员按照学生编号有序分发工具和元器件, 对电路面包板编号并做表登记。规定工具和元件人为丢失、损坏要扣实训成绩, 这样可提高学生的工作责任心并有利于教学管理。学生根据元件清单表清点元器材, 学习对元件的检测方法, 填写元件检测记录表, 工作日志、自我评价表。教师要进行理论讲解和操作演示, 具体内容:半导体元件的基本原理, 标志方法;万用表类别与档位, 元件测试方法及数据读取。教师在巡回操作演示中, 需检查学生对元件测试的情况, 调换不合格的元器件, 并填写增补元件清单。

5.3 第三阶段:电路组装

学生合理规划元件安装位置, 画出电路安装图, 分单元对电路进行安装操作并预留调试接口。教师要明确电路的安装步骤, 如图3, 穿插讲解各单元电路理论知识, 规范电路装接要求: (1) 电路走线规整, 布局面积尽量小; (2) 元件管脚长度合适, 预成型规范; (3) 卧式元件及连线安装要贴紧板面, 立式安装元器件要求插正, 不允许明显歪斜; (4) 元件布局均匀、标志朝外、方向一致, 连线布局合理, 预留调试接口; (5) 电源引入线放在电路板最左端, 正极引入线为红色负极为黑色, 扬声器引出线在电路板的最右端。

5.4 第四阶段:调试与维修

根据电路原理图找到各元件的位置及信号测试点, 学会正确使用仪器、仪表对电路检测, 并在一定条件下记录实验数据、观察信号波形和比较相位关系。学生在电路调试和检测过程中, 可能会因为接错线和元器件等原因, 电路出现一些故障, 在调试过程中需要进行纠错。教师在这一阶段不仅要讲述电路的调试方法, 测量步骤, 并辅导学生对电路故障的排查, 将电路出现的典型故障现象进行原理分析, 讲解处理故障的方法。图4调试电路步骤。

5.5 第五阶段:实训总结

选出6位同学收交仪表、工具和实训作品, 对全班同学实训结果进行评价, 在电路工作是否正常、元件安装是否规范、实际操作能力、实训学习态度四个方面给出成绩, 作为同学评价的内容。根据时间情况, 推举部分同学做专题讲演, 如:“电路板的安装原则”、“在实训中遇到的问题和解决的方法、“电路波形与原件参数的关系”等。最后教师提出撰写报告的要求, 并做工作小结, 依据实践操作内容组织抽签考试。

参考文献

[1]冯志军.项目课程课例开发的实践与思考[J].中国职业技术教育, 2010, (35) :57-61.

[2]宁薀绯, 刘娜.浅谈模拟电子技术教学方法改革[J].学园, 2011, (7) :55.

工程机械模拟训练技术 篇4

关键词：软件复用,雷达,模拟训练系统,开发模型

近年来, 软件复用 (Software Reuse) 研究重新成为热点, 被视为解决软件危机、提高软件生产效率和质量的现实可行的途径[1,2]。通过使用软件复用技术, 在进行应用系统开发的过程中, 可以充分利用现有的开发成果, 减少了包括分析、设计、编码和测试等在内的许多重复劳动, 从而提高了软件开发的效率。同时, 通过复用高质量的开发成果, 可以避免重新开发可能引入的错误, 从而提高软件开发的质量。

电子战装备是一种高科技的军用电子设备, 其作战效能与操作人员对装备的掌握水平紧密相关[3]。随着武器装备技术的不断发展, 新型雷达应运而生, 新型雷达系统结构复杂, 价格昂贵, 系统各个操作环节要求严格, 由于受场地、装备保障、训练经费等条件制约, 实际装备操作训练难以经常、大规模地进行[4,5]。为此, 开发不同型号雷达的模拟训练系统就十分重要。雷达模拟训练系统集仿真、计算机控制、通讯、数据处理等众多知识领域, 具有规模大、开发周期长等特点, 但不同雷达系统之间存在很多一致性和不变性。奠定了它们的可抽象性和可复用性的基础。

1 软件复用技术

1.1 软件复用的概念

软件复用是指将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统[6], 该软件成分可能是已有的软件成分, 也可能是为复用而专门设计开发的可复用软件成分。按软件复用所应用的领域, 可以将复用划分为横向复用和纵向复用两种[7]。横向复用是指复用不同应用领域中的软件元素。纵向复用则是指在一类具有若干共性的应用领域之间进行软部件复用。

1.2 软件复用的过程

应用软件的开发过程包含领域和需求分析、设计、编码、测试以及维护等几个阶段, 在各个阶段的工作中都会存在重复的工作, 都可以引入软件复用思想, 按照复用的过程将复用分为下面3个层次:

(1) 需求复用。包括对领域知识、软件总体框架结构、项目计划、成本估计等的复用。

(2) 设计复用。包括对体系结构、设计模式以及分析建模方法、领域模型、软件功能模型等的复用。

(3) 组件复用。包括对功能模块、技术文档、用户界面、测试方法、测试用例等的复用。

基于复用过程的软件复用开发模型, 如图1所示。

1.3 软件复用的关键技术

实现软件复用的关键技术主要包括:面向对象技术、软件构件技术、领域工程、应用工程、软件构架、设计模式、软件工程、开放系统、软件过程和CASE技术等[8,9]。

2 基于软件复用的雷达模拟训练系统开发

2.1 开发的内容和特点

模拟系统开发的首要步骤是明确系统需求, 界定问题的规模和范围[10]。雷达模拟训练系统是对真实的雷达系统进行模拟, 操作手操作过程中, 能实时、直观地将真实雷达的工作过程和现象反映给操作手, 以提供逼真的训练环境。雷达模拟训练系统一般主要考虑以下几个方面的设计:界面设计、数据通讯、虚拟情报、过程模拟。

界面设计是雷达模拟训练系统中最重要的内容之一, 这部分内容包括人机交互界面、图形界面等。人机交互界面负责提供逼真的用户操作界面, 图形界面负责监控画面的模拟、实时数据显示等。虚拟情报的生成也是雷达模拟训练系统必不可少的内容, 可分为虚拟航路模拟和雷达回波数据模拟两部分。雷达模拟训练系统趋向网络化方向发展, 因此, 通讯功能的实现在系统中的地位尤其重要。雷达工作过程的模拟是雷达模拟训练系统的核心内容。

系统具有许多共同特征, 例如多个软件具有相似的程序结构。这些共性特征使得软件开发人员极易找出该类软件可复用的软件元素, 并且这些可复用的软件元素在工程实践中得到了多次实战任务和测试的检验, 这些客观因素为引入软件复用思想提供了有利的支持条件。

2.2 开发的步骤

按以下几个步骤进行系统的开发:

(1) 进行雷达模拟训练系统设计开发的领域分析和需求分析, 确定是否要重新构建设计新的领域模型, 确定软件系统的体系结构以及功能模块。

(2) 找出现有雷达系统软件中可以复用的成分, 并确定各个部分的可复用程度。不能通过复用得到的软件成分要重新进行建模或设计。

(3) 编码实现系统模块, 对通过复用得到的成分进行例化, 并将各个模块集成到要开发的目标系统中。

2.3 开发实例

某雷达模拟训练系统是为训练某大型雷达装备保障人员开发的一套半实物功能仿真系统, 为训练操作手提供逼真的训练环境。在训练系统的软件开发中引入软件复用的思想, 建立开发模型, 如图2所示。

系统主要由主控、辅助显控、显示终端、主控制台组成, 图3所示。主控负责系统参数的设置、指令的收发以及数据处理工作。辅助显控负责训练任务的设定、情报数据的生成。显示终端是模拟雷达PPI显示和A/R显示。主控台是硬件控制平台, 通过串口通讯向主控发送控制指令。

可以将训练系统的软件部分划分为几个主要的功能模块, 图4所示。主控程序模块、虚拟航路模块、情报数据模块、终端显示模块、通讯模块。

根据软件复用的要求, 对软件系统的需求、功能、界面等进行复用性分析, 确定各个模块是否可以复用以及其可复用的程度等方面的内容。虚拟航路、RCS数据库和情报数据3个模块是训练系统相对真实雷达新增的模块, 所以需要重新设计, 但这3个模块可复用于以后其他型号的模拟训练系统的开发, 可作为复用模块进行开发。

通讯模块包括主控计算机通过RS232与主控制台的通讯和主控计算机通过网络与终端显示的通讯, 实现数据和指令的接受和发送, 是训练系统的硬件接口, 在实际雷达中同样可以找到可复用的源代码。进行面向复用的设计时, 可引入抽象硬件接口类, 将对硬件接口的操作抽象为4种:打开、发送、接收和关闭。主控界面模块负责与用户交互及动态显示雷达状态信息, 可以复用实际雷达系统中的源代码。数据处理模块处理测量数据, 可以复用真实雷达中相应的部分, 并进行面向复用的设计。终端显示模块在某雷达系统中采用硬件实现的, 所以无法复用。重新用软件实现了训练系统的终端, 可复用于其他型号的雷达模拟训练系统。

经过从真实雷达系统到各分解模块, 再到可复用模块, 最后重新组装成训练系统软件的模块复用过程, 如图5所示。完成了系统软件的开发任务, 如图6为训练系统运行中截取的部分画面。

3 结束语

在工程软件开发过程中, 运用软件复用的思想, 结合雷达模拟训练系统的特点, 在软件的结构复用、类复用、模块复用等方面进行了积极的探索与实践, 有效克服了软件开发中经常出现的开发效率低、费用高、开发周期长、系统难以维护以及质量难以保证等问题, 整个系统达到了提供逼真训练环境的目的。

参考文献

[1]Kim S M, Rosu M C.A Survey of Public Web Services[C].New York:International World Wide Web Confer-ence, ACM Press, 2004:312-313.

[2]Hafedh Mili, Fatma Mili, Ali Mili.Reusing Software:Is-sues and Research Directions[J].IEEE Transactions on Software Engineering, 1995, 21 (6) :528-562.

[3]李昊, 李志刚, 李运祯.一种基于某型雷达装备的模拟训练系统[J].电子对抗, 2005 (3) :25-28.

[4]杜建伟, 姚跃亭, 张广超, 等.某武器模拟训练教学系统软件开发[J].电子测量技术, 2009, 32 (2) :69-71, 94.

[5]王卫国, 孙强, 田冕, 等.某复杂装备模拟训练系统设计[J].军械工程学院学报, 2006, 8 (6) :18-20.

[6]韩柯.软件复用结构、过程和组织[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[7]谢颖苇.软件复用技术及其应用研究[D].长春:吉林大学, 2005.

[8]殷磊, 王润孝, 王东勃.基于软件复用的信息系统开发模型[J].计算机应用研究, 2005 (8) :86-88.

[9]黄靖, 赵海光.软件复用、软件合成与软件集成[J].计算机应用研究, 2004 (9) :118-119.

工程机械模拟训练技术 篇5

针对不同的训练目的需要有不同种类的仿真模型作支撑,面对当前新概念武器快速发展的特殊时期,很难做到系统一次研发长期满足使用需求。此外,作战模拟训练系统的仿真对象是复杂的战场环境,这其中既包括坦克、舰船等多样的指挥作战单元,也包括多变的自然环境和人工环境。如果对战场中的要素一一建模,则工作量将相当巨大,模型的可靠性和准确性也难以得到保证。因此,开发作战模拟训练系统亟需有效手段以适应系统模型扩展频繁、内容复杂的特点。

传统的模块化和面向对象的建模方法,在互操作性和重用性方面还存在一定限制,无法满足本系统对建模的要求。近几年发展的组件化建模方法将组件设计理念与建模技术相结合,能够有效地减少建模任务的复杂性,提高仿真系统的重用性和可扩充性,是解决上述问题的有效途径。

1 组件化建模技术

组件化建模方法继承并发展了面向对象的建模方法。它把对象技术应用于模型设计,对面向对象的模型设计的实现过程作了进一步的抽象,将系统模型细分为组件模型。组件化建模方法将模型开发看成是一个模型组装过程,在系统指导下寻找可重用模型组件或开发新的模型组件,并进行模型组装,直接形成系统所需的仿真应用模型,而无需完全从头开发。这样大大减少了开发工作量,提高了开发效率。

1.1 模型组件化的仿真模型开发方法

基于组件的仿真模型开发与传统的仿真模型开发相比产生了较大的改变,具体开发方法的基本原理如下:

(1)概念模型设计,概念模型是关于真实世界中被仿对象相关内容和行为的一致性描述,是从系统应用领域的角度对本系统进行的第一次抽象。概念模型设计过程也是对系统领域全面分析的过程,由此产生组件复用需求,确定模型组件构成关系。

(2)当前组件模型库分析,与传统的开发方法相比,基于组件的仿真模型开发无需重新构建完整的系统模型,在概念模型设计完成后可以在当前组件模型库中查找是否有满足本系统需求的模型组件,如果现有组件经组装后可以完全满足系统要求则无需开发仿真模型直接进行模型组装;否则针对缺少的模型组件进行开发实现。

(3)组件模型开发,组件模型开发是在概念模型的基础上进行数学模型和仿真模型的设计开发工作,其中的活动包括模型分析、设计、编程和测试。

(4)组件模型提交,将检验后的组件模型加入到组件模型库中并进行注册。

(5)系统模型组装,利用组件组装工具将组件模型库中的一系列组件组装成一个应用仿真系统。利用组件化技术开发系统的目的是提高系统重用性,但不是所有的组件都具有共用特征,由于仿真对象的特异性,系统必然存在一些针对性较强的专用组件模型。所以系统模型组装是将一些共用组件和专用组件组装在一起,构成多样仿真实体的过程。

(6)系统应用,系统模型组装后可以实例化成仿真实体,在不同的想定环境下运行后支持系统应用研究。

1.2 组件化建模与面向对象建模的关系

组件化建模技术是在面向对象建模的基础上逐渐发展起来的一种新技术。组件化建模技术和面向对象建模技术之间的关系:(1)基于组件的设计抽象了许多面向对象技术的实现概念,是将面向对象技术应用于系统设计级上的一种自然的延伸。(2)基于组件的设计是面向对象技术的一个简单化的版本,它注重封装性,但忽略了继承性和多态性。(3)基于组件的设计是构造系统的体系结构级的方法,并且组件可以采用面向对象的方法很方便地实现组件。

2 组件化技术在模拟训练系统的应用

2.1 模拟系统功能及组成

模拟训练系统是人在回路的计算机模拟对抗训练系统,为开展模拟化军事训练提供全功能平台,具体功能:(1)训练管理功能,导演可以通过系统控制训练进程,实时掌握学员的训练情况,并针对出现的问题给以干预处理。(2)战场模拟功能,系统能够模拟部队在各种作战样式下的典型战场环境,包括红蓝兵力模拟、自然环境模拟、人工环境模拟等,为学员构造虚拟的战场空间。(3)训练操作功能,系统构建逼真的指挥所场景,提供指挥自动化系统基本功能,通过分队训练和协同训练全面提高学员的指挥能力。(4)训练评判功能,系统记录学员的训练过程,并通过过程回放,数据统计分析等手段对训练效果进行评判和管理。

构建作战模拟训练系统,结构如图2所示。作战模拟训练系统根据功能定义划分为战场模拟、指挥控制、导调管理和训练评判4个分系统。

战场模拟分系统:战场模拟分系统是作战模拟训练系统的核心部分,也是实现虚拟练兵模式的关键部分。战场模拟分系统用于模拟气象、水文、地形等战场环境以及各军兵种作战实体及其作战行动,从而构建一个完整、逼真的虚拟战场空间。在训练过程中,战场模拟分系统可以实时接收、解析受训人员下发的指挥控制命令并按命令要求进行模型解算,模拟执行相应的作战活动,动态改变战场态势,驱动训练系统运行。为提高模型解算效率,便于系统配置,战场模拟分系统由一台高性能服务器组成。

指挥控制分系统:指挥控制分系统模拟真实的指挥所环境,具备指挥控制系统的基本功能,为受训人员提供训练操作的平台,实现对战场情况的了解、掌握,对作战部队的指挥、控制。

导调管理分系统:导调管理分系统是作战模拟训练系统的运行支撑部分,提供支持训练开展的配套工具和控制系统运行的管理软件。导调管理分系统在训练前规划训练内容,制作训练用想定;在训练过程中控制系统运行,监视、引导训练过程。主要包括想定服务器、想定席、总导演席、红蓝双方导演席。其中导演席显示的战场态势是战场中的真实信息,用于客观表现战场情况,便于导演导调控制。

训练评判分系统:用于在训练结束后评估训练效果。具体评估的手段有态势重演回放、学员操作重演回放、训练过程数据统计分析等。导演可利用这些辅助工具对每个受训团队和个人的表现进行评判并给出结果和建议,主要包括训练记录服务器和训练评判席。

2.2 基于组件技术的模型系统设计

采用组件化技术构造系统模型的基础是对系统模型进行分解,将每个具有个性特征的仿真模型分解成若干个共性的子模型,即组件模型。这样在后期构造其他系统时无需重新建立一套完整的系统模型,而将一系列可重用的组件模型组装起来即可。

为实现作战模拟训练系统模型的重用性、可扩展性,采用面向对象的方法分析作战模拟训练系统,将各类作战单元的属性和行为进行抽象,分解为平台、干扰器、武器、传感器、弹药、通信、作战行为7类组件模型,并在此基础上设计形成3层模型组件架构,如图3所示。

(1)组件模型库,是最基本的模型组件的集合,如上所述,根据抽象分析的结果划分为7个基本类型。其中每类模型组件都完成一些特定的功能,从不同角度描述仿真对象。将这些组件进行组装后可以提供一个作战单元的全部功能。

平台模型描述了实体在战场环境下的运动过程以及平台的物理特性。包括基于关键点运动模型、基于编队运动模型、基于道路信息运动模型、前方车辆避让模型等。干扰器模型描述了雷达干扰、通信干扰等多类干扰设备在考虑地形条件下的对抗干扰过程。具体包括干扰功率计算模型、干扰角度计算模型等。传感器模型描述了光学传感器、对空监视和搜索雷达等探测设备在考虑地形天候条件下的探测、侦察过程。具体包括目标探测模型、目标识别处理模型等。通信模型描述不同种类的通信设备的工作性能和运行状态。具体包括通信节点匹配模型、基于地形特征的链路连通性计算模型等。武器模型描述实体平台上搭载的地对地直瞄、地对地间瞄、地对空直瞄、空对地导弹等主战武器系统的装备性能和运行状态。具体包含武器系统控制指令处理模型、火控系统仿真模型、弹药管理模型等。弹药模型模拟了间瞄武器发射的炮弹、导弹、火箭弹等主战弹药的性能以及运动、制导过程。包含弹药运动学模型、飞行控制模型、发射指令处理模型、引信控制模型、弹道误差计算模型等。行为模型描述了作战单元的基本作战动作,包含机动、调整火力、补给等。每个作战单元的作战行为实际上是一个基本作战动作序列,基于这些动作序列可以完成各种作战任务。

(2)组件对象库,是组件模型库中每个组件模型实例化的结果集。对每个组件模型的参数赋值后即可生成一个组件对象。

(3)作战单元库,是将7类组件对象组装后形成的有独立作战能力的作战单元集合。在单元组装时以平台组件为基础,将平台所搭载的各类传感器、武器、通信设备集成到该平台上形成在想定中的存在的一个个仿真实体,一般具有机动、探测、打击、通信等一系列作战能力。

根据作战模拟训练系统应用需求,基于上述提出的3层模型组件架构可以构建作战模拟训练系统的模型体系,如图4所示。

2.3 模型组件接口

组件接口描述了组件对外提供的服务,组件和组件之间、组件和用户之间均需要通过接口进行交互,遵循统一的接口标准是组件实现重用和高度互操作性的基础,只有使用同样的接口标准才能保证组件之间可以互相通信、协同工作,共同完成仿真任务。

作战模拟训练系统组件接口设计以实现组件重用性、可扩展性和互操作性为原则,定义如下5类接口:

(1)初始化接口:组件初始化信息设置接口。为提高灵活性,组件模型采用参数和功能分离的设计思路,组件的性能参数,初始状态等均可由用户设置,初始化接口提供了设置的渠道。(2)组件描述接口:用于描述该组件的功能和接口信息,为组件组装和管理提供支撑,其中包括组件名称,组件ID,组件功能说明,组件接口说明等。(3)组件功能接口:是系统预定义的功能函数调用接口,用于仿真引擎控制调用组件功能。(4)输入接口:是组件实现功能所需的信息输入接口,按交换的信息内容不同可分为状态信息接口和事件信息接口两大类。其中状态信息接口包括气象环境状态信息,目标状态信息等。事件信息接口包括装备控制信息,动作执行输入信息等。(5)输出接口:是组件对外输出的信息接口,其内容与该组件的具体功能相关,并且和输入接口一样,该接口也分为状态信息接口和事件信息接口两类。其中状态信息接口包括剩余弹药数量、当前行动状态等。事件信息接口包括导弹发射信息,情报上报信息等。

在接口设计时先抽取系统内核心作战单元模型的共有属性和通用操作,完成通用接口设计;之后再以通用接口为基础,综合考虑组件扩展性能,按照接口准则定义组件特有的输入、输出接口。

2.4 系统模型组装

组件化建模的核心内容是组件的产生和组装。组件本身是孤立的个体,一般无法独立实现作战单元的具体任务,只有将多个组件组装在一起并由仿真引擎组织调用后才能完成指定任务。组件组装要解决2个问题:(1)如何以图形方式建立友好界面,使用户可以对组件进行管理,包括组件生成、修改、复制和删除等。(2)如何将组件进行组装,形成一个有独立作战能力的作战单元。组件组装管理工具结构如图6所示。

基于系统3层模型组件架构的设计思路,组件组装工具由组件编辑器、作战单元编辑器两部分构成。

(1)组件编辑器,用于编辑生成模型组件对象,从而形成系统组件对象库。组件编辑器通过读取组件模型库中已有组件模型的组件接口文件,自动解析组件初始化接口信息和功能描述信息并在界面上显示组件对象性能参数的类型和名称,由用户输入参数值从而新建一个型号的组件对象并存储在组件对象库中。

(2)作战单元编辑器,用于将多个组件对象,组装产生新的作战单元并存储在系统作战单元库中。作战单元编辑器可以读取选择组件对象库中已有的多个组件对象,并定义单元配置信息,从而生成所需的作战单元,存储在系统作战单元库中。因此,在作战单元库中每个作战单元实际上是由一套作战单元配置表唯一定义的。该表结构如表1所示。

在一个作战单元上仅有一个平台组件,其他组件可以有多个,其中弹药与武器相对应,一般一种武器可配多种弹药,如表2所示。

3 结束语

作战模拟训练系统设计方案架构灵活、理念先进,可以支持用户开展单边、对抗、多级对抗等形式多样的作战训练。为进一步提高系统扩展性能、减少开发工作量,系统引入组件化建摸技术,在代码级实现模型重用,构建满足训练要求的模型系统。

摘要：为解决当前作战模拟训练系统模型扩展频繁、内容复杂的问题,提出了组件化建模解决方法。介绍了组件化建模技术,基于作战模拟训练系统的功能和组成情况,应用组件化建模技术构建了具有重用性、可扩展性的系统模型架构和模型组成体系,并深入研究了模型组件接口和组装技术。模型系统提高了系统的扩展性、减少开发工作量,满足了训练要求。

关键词：组件化建模,训练模拟,作战模拟

参考文献

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[4]林涛,万秋兰,金华征.组件技术在电力系统计算软件设计中的应用[J].江苏电机工程,2002(5):23-24.

工程机械模拟训练技术 篇6

近些年, 随着计算机技术、信息通讯和自动控制的发展, 模拟仿真技术在军事、航天航空等许多领域得到广泛的应用, 各种仿真训练器在不同的领域都起到重要的作用。模拟仿真技术建立虚拟集装箱装卸操作的虚拟环境, 利用仿真的虚拟环境和真实操作台相结合, 采用先进的通讯技术、图形处理技术和计算机技术编写一套程序, 通过此程序可以实现集装箱装卸操作的整个过程。

1 岸边集装箱仿真训练器的组成及功能

岸边集装箱仿真训练器由驾驶室操作系统、教员台控制系统、三维图像视景系统、音响系统、教学投影系统和网络通讯系统等模块组成, 是基于虚拟现实技术的高科技产物。

驾驶室操作系统采用真实的集装箱装卸桥, 包括一套完整的操作台, 内含各种操作手柄、按钮、仪表、指示器以及司机座椅等。玻璃窗口用视景系统的投影屏幕替代, 通过“窗口”可以看到从高性能投影仪投放在屏幕上的视景景象和操作情况。可以通过操作手柄、按钮等来控制仿真训练器, 得到操作效果。

教员台控制系统包括控制系统程序、教员台主机、视景监视屏、驾驶室操作监视器以及相关的输入输出设备。该系统可以完成系统自检、系统参数设置、操作训练科目和难度设定、操作训练环境条件设定、系统控制及仿真过程监视、故障设置、仿真过程的记录和重演、自动评分和操作错误分析等功能。

三维图像视景系统是在参考港口实际装卸现场及其他一些现场录像的基础上, 采用Multigen, Vega图形开发高级平台, 对集装箱装卸桥和集装箱船以及码头、堆场、集装箱、集装箱卡车等其他场景对象进行三维几何建模, 建立场景数据库。当学员在操作台进行操作时, 相应信号经过信息转换把信息送入主控计算机, 主控计算机根据接受到的数据, 运行相应的动力学模型, 把计算结果输入视景系统, 控制图形输出, 实时反映出仿真图像。通过加入视点, 实现多视点切换。

音响系统可以产生港口实际作业中的各种声音, 如电动机起、制动, 大、小车运行, 集装箱撞击, 卡车鸣号等各种现场声响。

2 岸边集装箱装卸司机培训现状

目前在国内, 有培训机构对起重机司机进行特种操作设备技能培训, 但是这些培训机构只有小型的轮胎吊等机械, 没有岸边集装箱起重机, 所以岸边集装箱装卸司机的培训只能依靠实际的港口学习。培训方式大多数都是采用师傅带徒弟的方式完成, 而且培训时间也不固定, 初学者想要拿到特种车辆操作证书最少需要一年时间, 有的甚至更长。这种培训方式有以下几种不足。

2.1 培训费高

岸边集装箱起重机价格昂贵, 而岸边集装箱装卸司机培训需要占用岸边集装箱起重机进行现场训练操作, 一方面影响正常的集装箱装卸的效率, 使得运营成本增加;另一方面增加岸边集装箱起重机的维护费用。

2.2 培训周期长, 实际操作少

受到自然环境以及生产条件等限制, 师傅带徒弟的过程中, 往往采用见缝插针式培训方式。徒弟只有在作业任务轻或自然条件好的时候, 才有可能进行现场操作, 从而造成培训周期长, 实际操作少, 很难保证培训的完整性。

2.3 操作安全问题

学徒操作不熟练, 在培训期间有可能出现操作失误, 无法完全保证安全性, 而且发生事故率比较高。

2.4 培训内容

由于是师傅带徒弟的模式, 受师傅的经验、知识等因素的影响, 培训内容可能不完整, 以及有可能在练习、操作的过程中养成各种不良的操作习惯。

3 新型的岸边集装箱装卸操作培训方案

针对不同水平的学员进行全面的技能培训, 将培训分为三个阶段, 同时为了提高培训质量, 通过真机和仿真训练器相结合的训练方案。

第一阶段:以岸边集装箱起重机模拟器为载体, 在学习、掌握岸边集装箱起重机的结构组成, 掌握各工作机构的动作原理及集装箱专用吊具的结构组成与动作原理的基础上, 学习岸桥驾驶操作。了解岸桥驾驶控制台面板的布局、按钮的功能及操作使用方法, 全面学习驾驶操作过程, 学会岸桥驾驶操作技能, 能正确运用左、右手的基本操作动作, 进行机构运动、运行、制动等操作训练。包括:起升、小车运行、大车运行、前大梁俯仰、吊具伸缩、导板上下等;还包括在阴、晴、雨、雪等各种天气与不同等级工况条件下的对箱、着箱、吊箱、放箱等操作。熟悉操作步骤、方法等。经过一段时间的模拟器训练, 同时结合企业的生产时间, 在师傅的带领下, 在真机上进行初步的安全训练, 训练集装箱装卸的基本操作, 掌握现场操作的基本技能以及操作时的各项注意事项。

第二阶段:根据第一阶段的训练结果, 对比模拟器操作训练和真机训练, 总结第一阶段集装箱操作训练中操作问题。同时结合理论学习, 学习不同的装卸作业方式, 从理论上分析各种作业方式的特点, 将理论和实际操作相结合。通过集装箱仿真训练器, 学习各种作业的方式, 总结实际操作中各种作业方式的特点, 提高操作经验。学员在仿真训练器上反复训练, 消除装卸操作过程中的多余动作和不必要的紧张, 使动作的力度、速度、准确性和协调性得到提高。同时利用模拟器操作训练科目和难度设定、操作训练环境条件设定、系统控制及仿真过程监视的功能, 对操作过程中出现问题进行纠正。利用模拟器的操作数据的记录功能 (见图1) , 记录在操作过程中的各项数据, 通过各项数据, 可以发现在操作过程中出现的各种问题, 然后通过反复的训练来解决各种操作问题, 使操作能力得到提高。第二阶段到集装箱码头进行实际操作训练, 在师傅的指导下, 进行有序、安全的操作。在集装箱码头上进行真实操作训练时, 不断增强学员对各种动作的分析能力, 使学员对各种操作动作有明确的认识, 能比较连贯、正确、协调、熟练地完成动作, 同时消除不必要的紧张。

第三阶段为提高阶段, 一方面进行理论分析, 利用Matlab软件建模, 将操作司机的操作路径进行模拟仿真, 计算得到最优化的操作路径曲线, 将最优路径作为一个理论标志曲线。利用模拟器软件的轨迹记录功能 (见图2) , 将操作路径轨迹和最优化曲线进行对比分析, 可以发现操作路径可以改进的方面。然后学员在仿真训练器上反复训练, 技能将得到进一步的提高, 动作趋于稳定、固定化, 使操作路径更加地接近于理论计算的最优路径曲线, 总结在操作过程中的经验, 同时不断提高操作过程中的自信心。动作不仅在主要环节上, 而且在操作的细节上都完成得准确无误、精细化, 而且在完成动作时不受外界因素的干扰。在提高实践操作能力的同时, 也要学习相对应的理论知识, 将理论学习和实践操作相结合, 提高集装箱装卸的效率。

4 应用效果

根据实际情况, 合理利用真机和仿真训练器相结合进行操作训练, 训练取得了良好的效果:

(1) 利用模拟器进行操作训练, 大大降低了培训的人力、物力的支出, 同时也降低设备的维护费用, 使得培训费用降低。

(2) 生产闲时利用真机进行师傅现场培训操作, 生产忙时利用模拟器进行操作训练, 从而提高了培训的延续性, 也大大减少了培训周期。

(3) 通过模拟器进行必要的前期训练, 提高了操作的安全性, 大大减少了由于初期操作失误等引起的损失。

(4) 利用模拟器的特有功能, 可以对老司机进行培训, 使其理论和实践水平得到进一步提高, 也有助于更好地培训新学员。

参考文献

[1]马乔林.大屏幕集装箱装卸桥操作模拟器的研制[J].起重运输机械, 2008 (4) :4-7.

[2]李伟.数字控制逆变器的研究与实现[D].武汉:武汉理工大学, 2007 (4) .

工程机械模拟训练技术 篇7

1 外科技能训练模式的转变和微创外科手术的特点

外科医师的临床能力一般由几个方面组成:相应的理论知识、临床经验、人际沟通交往能力以及手术技能[4]。传统的外科手术技能培训是由John Hopkins 医学院William Halsted首先建立,手术技能通过实际工作获得:在有经验的上级医师指导和监督下,医生通过担任不同级别手术角色,积累经验不断成长。这种模式强调手术室内训练,是外科手术技能培训的里程碑,长期以来培养了大量优秀的外科医生,至今作用仍不容忽视。

1987年法国Philippe Mouret 施行首例腹腔镜下胆囊切除术,成为今日微创外科的代表,微创手术与传统手术比较, 具有创伤小、恢复快等众多优点,在技术上已逐步覆盖到外科学各级学科。微创化外科观念的建立, 给外科医生提出了更高的要求, 促进了外科医生基本外科素质的培养和操作技能提高。微创外科不仅要求经过严格的传统外科手术基本操作训练,还必须进行微创外科技术方面的学习和训练[3]。

微创手术与传统手术完全不同,以腹腔镜手术为例:①器械以及切割、分离、结扎、止血等基本操作方面发生根本改变。穿刺套管在腹壁固定无法像传统开放手术那样操作自由,相当多的器械动作变为反方向操作等。②空间和感知的改变。术者视野从三维变为二维带来深度认知变化,要求有良好的手眼协调能力和三维空间的感知能力;术中手眼分离, 无法对操作组织和器官直接接触, 导致触觉减低或消失(如机器人手术)。③学习曲线延长。大多数手术主要由术者独立完成,助手的作用较开放手术有所下降,多从事相对简单辅助操作,由此带来训练机会明显减少、学习曲线延长。④传统手术中专家指导作用减弱。腹腔镜手术中只有操作者自身才能感悟二维显示器上的三维感知能力和手眼运动协调能力, 传统的“手把手”及时纠错的教学方式在腹腔镜手术中的作用减弱[5]。⑤技能培训的医学模式发生改变。目前的医学模式已从单一生物医学模式转化为生物-心理-社会医学模式,医疗观念从以疾病为中心转化为以人为本,尊重病人、保护病人成为医学实践中必须考虑的问题,在活体病人身体上练习操作的方式与新的理念产生了矛盾[6]。因此,传统的手术技能培训对于微创外科具有很大的局限性,手术室外的外科技能训练越发得到重视。

在微创外科技能训练过程中,许多医生希望通过在活体动物或尸体上进行手术技能训练,虽然它们在组织质地、出血、解剖结构等方面与真实手术有一定的相似性,但是在伦理、准入、来源、设备、麻醉、处理、经济性和解剖区别等诸多方面存在问题,而且训练的重复性有限,无法满足规模化培训的需要。因此,微创外科技能训练亟待新的培训模式。

2 虚拟现实模拟技术在微创外科技能训练中的作用和优势

模拟技术最早应用于军事领域,医学模拟教育是指利用模拟技术创设出模拟病人或模拟临床场景,代替真实病人进行临床教学和实践的教育方法。不同的模拟器材具有不同的作用与使用范围,医学模拟技术由低到高分为五种类型:基础解剖模型、局部功能性训练模型、计算机辅助模型、虚拟现实模拟系统、生理驱动型模拟系统或全方位模拟系统[7]。目前虚拟现实模拟系统在微创外科技能训练中得到广泛应用,研究表明:经过虚拟现实模拟系统训练的外科医师手术时间减少29%,手术失误率下降70%,无论是初学者还是经验丰富的医师通过训练均能提高手术技能[8]。

虚拟现实模拟系统在微创外科技能训练中的主要作用有:①空间技能培训。通过模拟训练,可以掌握在现实内镜手术中所需的空间技能;②手眼协调能力。该能力是从事微创外科医师最为重要的手术技能;③解剖结构学习。模拟器能够清楚显示解剖结构细节,确认病理学改变;④并发症处理。手术并发症不是经常出现,在传统技能训练中无法复制手术中出现的各种并发症及其带来的压力。复制手术并发症及其所带来的压力只有通过模拟器实现,通过模拟场景对学习进程进行校正并完成学习曲线。⑤外科技能训练课程评估和反馈。手术模拟培训过程通常包括观摩模拟任务,执行模拟任务,最后在监督下执行实际操作,整个过程依次反复进行并通过录像对学员进行评估和反馈。这种通过模拟器学习临床实际技能的过程对微创外科手术技能培训很有帮助[9]。

虚拟现实模拟系统在微创外科技能训练中可以根据教师和学员的时间进行安排,具有时间的方便性,避免了病人和学习者的危险,其技术优势主要有[5]:①客观的训练评估和反馈。模拟器能够随时对学员成绩进行评估并进行定量考核,使技能训练标准化,进一步可能成为技术准入制度的考核标准。②减少了干扰,增加了技能的保持性和准确性,训练具有重复性。学员可以在模拟系统上进行反复的练习,直到掌握为止。③技能训练具有可调节性。模拟系统可按要求创设任务或情景,可以为个体量身定做训练项目,促进技能从课堂到真实情景的迁移。④有利于缩短手术技能掌握时间和降低培训费用。

总之,微创外科不同于传统手术,技能培训模式随之改变,在这个变革过程中模拟医学技术可以解决微创外科医学教育中的一些问题,提高临床技能教学水平,但是模拟永远不可能代替真正的临床实践,而且外科模拟系统的建设和维护成本较高,还不能完全模拟临床中的所有情景以及人类器官所有解剖变异和生理变化,其作用受到学员本身的认知水平、学习能力的限制,因此,模拟技术需要不断完善。随着模拟教育的发展和模拟技术的完善,模拟训练系统在未来微创外科技能训练中会发挥更为重要的作用。

摘要：微创外科已经成为目前外科的主流,微创外科技能训练模式的改进和创新是医学教育中的一个重要课题。虚拟现实模拟技术属于医学模拟技术,该技术近年来在微创外科技能训练中得到广泛应用。本文初步探讨了外科技能培训模式的转变、微创外科手术特点以及虚拟现实模拟技术在微创外科技能训练中的作用和优势。

关键词：微创外科,模拟技术,虚拟现实,医学教育

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