本书紧扣“智能制造”与“工业40”数字化转型的时代主题，从机械装备虚拟现实设计与仿真的角度出发，基于目前使用广泛、实用性强的Unity3d软件，结合编者长期积累的科研成果，并综合考虑前沿性、基础性与实用性，内容由浅入深，章节顺序体现了机械装备虚拟仿真的开发流程，为读者展示了完整的工业产品虚拟开发流程与实用技术。本书共分为4篇12章，第1篇为概述与准备，包括整体概述、建模与模型转换关键技术、场景布置与渲染关键技术3章内容；第2篇为基本仿真与复杂仿真，包括装备虚拟装配关键技术、装备运动仿真关键技术、基于物理引擎的仿真、多机运动仿真关键技术4章内容；第3篇为仿真支持，包括GUI界面设计关键技术、数据处理关键技术、人机交互关键技术、数据驱动关键技术4章内容；第4篇为跨平台设计与发布，仅包括第12章跨平台设计与发布关键技术。 本书可作为普通高等院校机械类专业本科生和研究生教学用书，也可作为相关专业领域工程技术人员的学习与参考用书。

高等院校教师

前言
第1篇概述与准备
第1章整体概述/2
11机械装备虚拟现实设计概述/2
111虚拟现实技术简介/2
112机械装备虚拟设计的基本概念/4
113机械装备虚拟现实设计的应用/5
12常用虚拟现实开发工具/7
121常用虚拟现实开发工具及特点/7
122Unity3d与Unreal Engine的对比和选择/12
13Unity3d开发基础知识/14
131Unity3d主界面/14
132游戏对象与组件/14
133场景与资源管理/15
134脚本编辑/16
135图形与效果/17
14典型机械装备虚拟现实设计对象/17
141煤矿综采装备的典型性/18
142综采三机的结构与功能/19
思考题/21
第2章建模与模型转换关键技术/22
21模型调研与分析/22
22模型构建方法/23
221基于CAD软件的建模/24
222Unigraphics NX介绍/24
223SOLIDWORKS介绍/27
2243ds Max介绍/30
225实例分析/31
23CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术/34
231模型修补技术/34
232模型参数设置/35
233模型格式转换/37
思考题/38
第3章场景布置与渲染关键技术/39
31空间坐标体系/39
311世界坐标系/39
312屏幕坐标系/40
313视口坐标系/41
314GUI坐标系/41
32位置布置/41
33材质与纹理/43
331材质类型选择与参数调节/44
332纹理贴图与调整/45
34光照与阴影/48
341光照模式与设置/48
342阴影类型与调整/49
35实时渲染与性能优化/49
351实时渲染技术与效果/50
352GPU特性与渲染管线/50
36粒子系统与特效设计/50
37相机设置与视角控制/52
371相机模式选择与设置/52
372视角控制与移动方式/55
38场景组织与层级管理/56
381场景结构与布局策略/57
382层级管理与节点组织/58
383场景加载与异步操作/59
思考题/60
第2篇基本仿真与复杂仿真
第4章装备虚拟装配关键技术/62
41Transform组件/62
411基本属性介绍/62
412数学相关概念/65
413运动方式与控制方法/66
42装配模型操控技术/69
421选择/69
422平移/70
423旋转/70
424模型路径记录与回放/72
43虚拟装配演示/74
431装配序列与路径规划/74
432动画演示/79
44自动定位约束技术/82
思考题/85
第5章装备运动仿真关键技术/86
51运动仿真的总体思路/86
52父子关系/86
521父子关系的功能/87
522父子关系的构建方法/89
523父子关系的脱离/89
53液压支架的运动仿真/90
531液压支架父子关系的建立/90
532液压支架的姿态解析/94
533液压支架的脚本逻辑/95
54采煤机的运动仿真/100
541采煤机父子关系的建立/100
542采煤机的姿态解析/100
543采煤机的脚本逻辑/101
55刮板输送机的运动仿真/102
551刮板输送机父子关系的建立/102
552刮板输送机的姿态解析/103
553刮板输送机的脚本逻辑/104
思考题/105
第6章基于物理引擎的仿真/106
61物理引擎概述/106
62物理引擎组件介绍/107
621刚体组件的简介和属性/108
622碰撞体组件的简介和属性/109
623触发器组件简介/111
624恒定力组件的简介和属性/111
625关节组件的简介和分类/112
63物理引擎组件的应用/113
631采运机械装备碰撞体实例/114
632采运机械装备触发器实例/117
思考题/118
第7章多机运动仿真关键技术/119
71概述/119
72复杂运动连接关系的机理解析与虚拟应用/120
721装备运动机理的获取/120
722运动机理的虚拟应用/124
73多机运动虚拟感知与约束技术/125
731虚拟传感器的建立/125
732装备间虚拟约束关系的构建/127
74运动虚拟仿真环境设置/127
75实例分析/128
751综采支运装备协同运动仿真/128
752综采支采装备协同运动仿真/131
753综采采运装备协同运动仿真/133
思考题/136
第3篇仿 真 支 持
第8章GUI界面设计关键技术/138
81概述/138
82GUI介绍及使用/139
821GUI基本介绍及特点/139
822GUI基本控件/139
83UGUI介绍及使用/142
831UGUI基本介绍及特点/142
832UGUI基本组件/143
833UGUI基础控件/145
84NGUI介绍及使用/153
841NGUI基本介绍及特点/153
842NGUI核心控件/153
843UI动画/154
85实例分析/155
思考题/159
第9章数据处理关键技术/160
91数据处理概述与软件耦合运行框架/160
92XML与CSV等数据格式传输/161
921XML与CSV数据格式介绍/161
922CSV在Unity3d中的创建、写入、读取、修改/163
923XML与CSV文件的增删/164
93基于MATLAB的数据传输与计算/171
931MATLAB简介/171
932动态链接库封装（DLL）/171
933MATLAB运行文件解算以及数据传输/171
94SQL Server与SQLite数据传输/173
941SQL Server与SQLite介绍/173
942与Unity3d通信耦合/174
943Unity3d与SQL Server的数据交互/178
95其他数据处理方式/179
951基于C#的数据处理/179
952基于Python的数据分析/181
953本地数据传输通道/182
96实例分析/184
思考题/187
第10章人机交互关键技术/188
101基于VR的人机交互关键技术/188
1011硬件配置要求/188
1012开发环境配置/189
1013HTC Vive手柄/191
1014手柄控制/192
1015UI设计（UGUI）/192
102基于HoloLens的人机交互关键技术/193
1021基于HoloLens的混合现实技术/193
1022基于HoloLens 2的机械装备AR/MR巡检技术/199
103基于人体动作识别的交互关键技术/202
1031基于Kinect的人体跟踪技术/202
1032Azure Kinect与Unity3d的配置/203
思考题/207
第11章数据驱动关键技术/208
111单片机简介/208
1111单片机的基本结构/208
1112单片机的开发/208
1113Arduino的简介及构成/209
1114Arduino IDM软件的安装与使用/210
1115Arduino代码编写/210
112控制和监测模块/212
1121动作控制系统/212
1122状态监测系统/215
113液压支架虚拟监测仿真的通道建立/221
114液压支架样机监测与控制实例/222
1141单机运动控制/222
1142液压支架虚拟监测/226
1143液压支架虚拟控制/228
思考题/231
第4篇跨平台设计与发布
第12章跨平台设计与发布关键技术/233
121机械装备跨平台设计概述/233
122基于Unity3d的跨平台设计原则与实践/234
1221统一资源管理与加载策略/234
1222用户界面的跨平台适配/241
1223输入与控制处理的统一化/245
123Unity3d跨平台性能优化/247
1231平台性能特点分析与对比/247
1232移动设备性能优化实践/249
1233AR设备性能优化实践/253
124发布与测试/255
1241跨平台发布流程与常见问题/255
1242跨平台注意事项/257
思考题/260
参考文献/261