传统模块化生产系统（MPS）教学长期面临设备成本高、拆装灵活性差、实验时间受限等难题。为解决这些问题，河北科技大学研究团队基于MakeReal3D平台，开发了一套沉浸式MPS虚拟仿真实验系统。
虚拟仿真系统功能构建与技术实现路径
系统采用UG软件构建高精度三维模型，结合虚拟现实技术，复现MPS的八大单元模块，实现设备认知、自由拆装、多站组合搭建及生产工艺仿真等功能。通过头显与光学定位系统助力学生在虚拟环境无限制实验操作。设计以“虚实结合”为核心，依托MakeReal3D平台的高效开发能力，实现了从三维建模到功能集成的全流程优化。利用UG软件对MPS设备进行精准建模，并通过MakeReal3D的轻量化处理和可视化脚本功能，快速构建了可交互的虚拟场景。硬件上，采用Optitrack运动捕捉系统实现虚实空间精准对齐，保障低延迟与高精度操作。功能模块包含人机交互界面、模块化系统搭建、手动/自动虚拟拆装及运动仿真，学生可通过VR手柄自由抓取零件，动态验证生产线布局合理性。
教学效果评估与多维度应用场景拓展
实验数据对比200名学生测试结果，凸显虚拟系统教学优势：A组平均得分87.6分，实验时间45分钟；B组平均得分80.3分，耗时70分钟。系统支持自主探索学习，动画录像与脚本控制功能直观展示拆装顺序与工艺流程。其应用场景广泛覆盖设备认知、工艺设计及多人协同实验。学生可自由组合单元模块搭建生产系统，验证加工流程。研究团队还利用MakeReal3D集群渲染功能，将实验场景投送至3D高清大屏与多台客户端，支持多人协作操作。测试表明，学生通过沉浸式交互，不仅加深了对机电一体化系统构成的理解，还显著提升了实践能力与创新意识。
虚拟仿真在教育领域的未来与研究
该研究作为虚拟现实技术在教育领域的成功实践，为工程类实验教学提供新思路。系统通过低成本、高灵活性的虚拟仿真，解决了传统教学资源不足的痛点，同时以沉浸式体验激发学生学习兴趣。未来，研究团队计划进一步优化系统交互细节，拓展更多工业场景应用，为智能制造人才培养提供更高效的工具支持。
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