Введение
Будучи погружённым в виртуальную среду, человек воспринимает визуальную информацию как реальную. Значит, опыт обучения на тренажёре с использованием виртуальной реальности будет более естественным и ценным, чем при обучении в помещении, и более безопасным и свободным по месту проведения обучения, чем при обучении на натуре. Гибкость в возможностях визуализации искусственной, виртуальной, среды, позволит на одной машине обучать работе в разных ситуациях [1].
Разработка способа обучения работе с бензопилой на основе виртуальной реальности актуальна, имеющей существенное значение для отраслей знаний травмоопасных инструментов [2].
При этом, как правило, основное внимание уделяется моделированию и исследованию аппаратной функции работы бензопилы, разработке метода определения управляемых профессиональных навыков и разработке индивидуальной траектории обучения [3].
Цель исследования
Разработать тренажер для выработки навыков по эксплуатации бензопилы с использованием виртуальной реальности, чтобы с его помощью обезопасить, упростить и ускорить процесс обучения оператора.
Материалы и методы исследования
Тренажёр совмещает в себе сцену в виртуальной реальности и физический контакт оператора с инструментом [4].
Принцип работы тренажера для выработки навыков по эксплуатации бензопилы с использованием виртуальной реальности состоит в следующем:
- Оператор надевает шлем/очки виртуальной реальности и погружается в виртуальную рабочую среду;
- В виртуальной рабочей среде оператору демонстрируются виртуальные модели рабочего инструмента и спиливаемого дерева;
- В реальной лабораторной среде оператор взаимодействует с учебными макетами инструмента и дерева;
- Виртуальные модели пространственно расположены идентично реальным учебным макетам инструмента и дерева и визуализируют работу последних;
- После подготовки к работе, оператор приступает к обучению и выполняет поставленные задачи;
- Модель обучения работе с бензопилой получает данные о том, как оператор выполнил задачи, и оптимизирует курс обучения под актуальные данные о навыках оператора.
 |
Блок-схема алгоритма работы тренажера представлена на рисунке 1.
Рис. 1 – Алгоритм обучения работе с бензопилой
Задача эксперимента состоит в поиске управляемых навыков оператора бензопилы через сравнение данных о работе между профессионалом новичком [5].
План эксперимента:
1. Провести анализ профессиональной деятельности оператора бензопилы.
2. Исходя из полученных данных создать обучающую виртуальную среду.
3. Сравнить двигательную активность и характеристики распилов между опытным пользователем и неопытным.
4. Вывести из полученных данных параметры, которыми можно и стоит управлять.
 |
Обработка данных выглядит следующим образом.
Рис. 2 – Графики изменения исследуемых параметров
Правила отбора регулируемых параметров следующие:
- если графики расходятся меньше, чем на 15%, то параметр имеет низший уровень приоритета в улучшении показателей.
- если графики расходятся больше, чем на 15%, то приоритет в улучшении показателей параметра достаточно высок.
Результаты исследования и их обсуждение
Алгоритм обучения учитывает индивидуальные особенности развитости навыков каждого оператора. Это позволяет акцентировать внимание на более нужных аспектах обучения и, тем самым, ускорить процесс обучения и повысить его качество.
Заключение
Виртуальная среда в учебных условиях заменяет опасную реальную рабочую среду. Это позволяет поддерживать высокий уровень эффективности обучения. Отсутствия взаимодействия оператора с реальными объектами делает данный способ обучения безопасным.