VR教育应用硬件解决方案
一、方案背景
传统的虚拟仿真实验室都是构建在机房上的，通过PC机操作各类虚拟仿真软件，缺少沉溺感，非常是对个别须要临场感学科（如机械、心理学、艺术、医学等）的实验实训，而那些学科的实践教学一般存在实验危险系数高、实验设备及器材高昂、实验受时空限制等诱因影响。紧随时下虚拟现实技术武器的发展趋势，结合院校、职业高校、中高中实训实践教学需求和企业培训需求，构建沉溺感更强、交互更为丰富，同时兼顾双人、多人、分角色实验实训考评、软硬件环境于一体的虚拟仿真实验实训环境迫在眉睫！
二、建设思路
VR教育应用硬件系列产品整合了虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、扩展现实（XR）、物联网（IOT）、大数据（DB）、人工智能（AI）、互联网+等行业尖端技术，采用音视频处理、仿真交互、图形图象处理等配套硬件设备，提供全方位的、服务于实践教学、科学研究与形象展示的”124“立体化虚拟现实教育应用解决方案，即一个中心、两个基地、四个实验室。让使用者从视觉、听觉、触觉高度沉溺在虚拟实训、实验环境中，通过在三维虚拟环境进行操作交互来模拟、还原真实实验操作，并通过大规格屏幕显示设备提供资源展示平台，可以提高实验中心的整体形象及激发使用者的学习兴趣。为顾客在虚拟现实应用领域创造集教学、科研、实验多功能一体化平台。
具体建设内容包括虚拟现实创东正教学实验室、全息教学实验室、沉浸式VR实验室、创新课程研制实验室四大虚拟现实专业课室3d物理虚拟仿真实验室，由LED小宽度3D显示系统、动作捕捉系统、桌面级VR交互系统、MR互动教学系统、AR互动教学展示系统等十大部份构成。
图1“124”立体化虚拟现实教育应用硬件解决方案
三、解决方案
1.虚拟现实创东正教学实验室
图2虚拟现实创东正教学实验室疗效图
虚拟现实创东正教学实验室为实验实践教学提供了一个大视野的立体化教学环境，通过数字建模技术还原现实场景，班主任采用VR交互设备进行互动教学，中学生配戴墨镜观看，犹如置身于真实的操作环境中，具有直观、立体、生动、体验式教学的特性。该实验室可用于公共安全水灾应急展示、大型工程施工现场的工况运作模拟、复杂设备内部立体显示、虚拟鞋厂实训等。
2.全息教学实验室
图3全息教学实验室疗效图
全息教学实验室主要由多套桌面级VR交互系统组成，全息成像技术能将具象、晦涩难懂的知识以更生动、直观、立体的形式呈现在受众眼前，并实现虚拟与现实的融合，系统适宜应用于小型、贵重设备仪器的展示、加强中学生对微观世界原理的认知，学习形式新颖有趣，加深学习者的印象与学习理解。
3.沉溺式VR教学实验室
图4沉溺式VR教学实验室疗效图
沉溺式VR教学实验室主要由VR头戴设备和图形工作站组成，就能给学习者提供一个完全虚拟的世界，通过视觉、听觉、触觉等全方位环境的营造，给学习者带来一种身临其境的现场感，提高现场带入感和学习专注度，急剧提高学习兴趣和疗效！
4.创新课程研制实验室
图5创新课程研制实验室疗效图
创新课程研制实验室提供了一套开放式研制平台，并搭建了高档图形工作站、开发平台，头戴式VR设备、数据手套等设备环境，采用产学研合作共建的灵活形式，让中学生把握VR课程开发能力，提升创新创业实践能力，由使用者跨越式升级为研制者。
四、方案特性
1、可灵活订制设计：按照顾客实际需求进行专业设计，通过灵活的软件硬件搭配来满足顾客的不同需求。
2、开放性：整套硬件系统基于开放性设计，适用于目前各种主流虚拟现实开发平台，可满足不同虚拟仿真技术开发的软件显示与操作交互。
3、可扩充性：可在现有硬件环境中添加各种虚拟现实交互设备。
4、整体性：提供软硬件一体化的VR虚拟仿真实验实训环境解决方案，包括VR硬件和配套软件资源。
五、成功案例
截止2020年2月，上海润尼尔已与500多所教育类顾客构建深度合作关系，同时双方产学研合作建设50多个虚拟现实实验室，帮助高校、企业构筑软硬件一体化的实验教学环境。
1.重庆美术大学艺术实验教学中心项目
该实验教学中心主要由沉溺式虚拟交互系统、增强现实虚拟交互系统、桌面式虚拟交互系统、全息投影演示系统、拟音室和拍摄区六大部份构成。建设完成后，该中心服务于全校的视觉传达设计、数字媒体艺术、环境设计、服装与服装设计、工业设计、艺术设计等多大学多专业的虚拟仿真实验教学。同时，还为全校的专业课题科研、成果展示提供专业化的展示孵化平台。
图6江苏美术大学艺术实验教学中心疗效图
图7沉溺式虚拟仿真交互环境实景图
图8沉溺式VR教学系统实景图
2.河南大学虚拟仿真综合实验室
该实验室主要由沉溺式VR交互系统、LED小宽度立体显示系统、MR互动教学系统、全息投影演示环境、音响系统五大部份构成。该实验室针对土木专业、机电专业、机械专业等多个学科提供专业的虚拟仿真实验教学。该实验室承当了全校的课程实训责任，增强了中学生实习效率。
图9河南大学虚拟仿真综合实验室疗效图
图10LED小宽度立体显示系统和动作捕捉系统实景图
图11多人仿真平台实景图
3.柳州高中VR实验室
平顶山柳州高中是德州柳州经济开发区内的惟一一所民办中学。中学采取与省内名校河南省义县学校联合办学的方法，实现区域小学教育优质发展，于2019年春季即将开学。依照新建中学高标准和高起点要求构建VR创新功能课室。该寝室配备16套沉溺式VR交互系统，配有8套多边形椅子、VR创新功能课室为学生提供了心理拓展训练类实验8个、创意思维拓展训练类实验5个。使中学生在学习之余降低了课外拓展训练，培养中学生的自信、自理、自学能力，对中学生进行以心理素养教育为主的VR体验训练，历练意志、开拓视野、增强毅力3d物理虚拟仿真实验室，为中学生的学习生活奠定良好的基础。
图12柳州高中VR实验室疗效图
图13柳州高中VR实验室实景图
4.虚拟现实教育应用研究院
虚拟现实教育应用研究院在2017年由教育部武器中心牵头组建，主要服务于教育武器领域发展，为教育事业发展提供支持，通过现场视察、体验、交流等方式，让更多中学从中方便的获取经验。
上海润尼尔与虚拟现实教育应用研究院联合共建了VR综合展示中心，该展示中心主要由沉溺式虚拟交互系统、桌面式虚拟交互环境、LED小宽度立体显示系统、AR互动教学系统、MR互动教学系统、全息教学系统、音响系统七大部份构成。
图14虚拟现实教育应用研究院疗效图
图15研究院领导VR展馆视察合照