“基于虚拟现实的物料搬运机械远程操作理论及仿真研究”项目得到四川省应用基础项目(02GY029-034)的资助。项目结合西南交通大学在起重运输、物料搬运装备技术等方面的成果，对基于虚拟现实的物料搬运远程操作系统理论及仿真进行了详细的研究。主要针对现有的物料搬运机械或系统，如起重机、装载机、卸煤机、叉车、挖掘机等，其工作一般由人直接操作来完成。由于人的操作可靠性与人的心理状态、经验、环境等因素有关，这不仅影响工作效率，而且当在有毒、隧道、深沟等恶劣环境下工作时，操作员的生命安全受到很大的威胁。因此，该项目主要用于解决人在危险环境下进行物料搬运作业的安全性以及如何满足搬运作业的质量、效率和作业机器的寿命等问题。以虚拟现实和远程控制技术为核心，该研究的思路为：利用多部摄像机(仿真用模拟场景代替)、麦克风、传感器或其它设备获得操作现场的图象和声音，经过计算机处理后生成与真实现场几乎完全相同的三维虚拟环境；工作人员在远程操作室中，戴上头盔和耳机，以虚拟环境作为工作现场，通过虚拟控制台利用多种人机交互设备(如数据手套、手柄和空间球等)向系统发出操作指令，系统将操作指令转化为相应的控制信号控制现场的作业机械(简称ROV)进行搬运和装卸作业。该项目主要取得了以下一些成果：基于虚拟现实的物料搬运远程操作模式理论研究；基于VR的物料搬运远程机械操作体系结构与方法学理论研究；面向虚拟模型的ROV建模理论研究；基于VR的物料搬运远程操作的人机接口理论研究；基于VR的物料搬运远程操作的虚拟环境建模理论研究；基于VR的物料搬运远程操作实验仿真研究。对比项目计划的要求，该项目研究的内容及结果超出了所规定的性能指标，比较系统地完成了指定任务，是一套较为完善的理论。根据查新的结论：该项目围绕深沟、隧道、有毒等危险环境中的物料搬运作业，采用虚拟现实技术及远程控制技术，将人、计算机与传统的工程机械结合起来，提出和研究了一种解决危险环境中的物料搬运问题的新方法，建立了相关的理论体系和实验环境。从所查阅的文献中，国内外的文献只有少量相近的报道，未见完全相同的报道。因此，“基于虚拟现实的物料搬运机械远程操作理论及仿真研究”的理论研究及实验环境，在上述国内外文献检索范围内除该项目组成员发表的论文外，未见相同研究的文献报道，具有新颖性。得出该项目在国内外同类技术中处于领先位置，其主要的创造性和先进性表现在：(1)国内首次将虚拟现实技术引入传统的工程机械物料搬运远程操作领域，将人、计算机和传统的工程机械远程操作相结合，建立了闭环的、多维信息空间融合的和谐人机交互作业环境，改善了传统的作业环境，避免了人员伤亡，又具有满意的作业效果。(2)系统、深入地研究了一套基于虚拟现实的物料搬运机械系统远程操作理论，包括：系统方法学、虚拟环境建模、人机接口理论、工作机械虚拟样机建模、远程控制、碰撞检测等，该理论对指导工程机械基于虚拟现实的作业方式提供了大量的理论基础。(3)建立了“基于虚拟现实的物料搬运机械系统远程操作理论”的实验仿真环境，对立体视觉、手势识别、远程操作协调、虚拟环境、碰撞检测等方面进行了验证，该试验环境对培训远程操作人员的技能、提高操作稳定性等有重要的指导意义。该项理论及技术如果能够充分利用到工程机械搬运操作作业中，将对传统的物料搬运工业机械带来很大的变化，最主要的是它能够使人获得安全，这将对现有的矿业、隧道等作业的人身危险事故的减少提供大量的技术依据，并可望对传统的危险作业进行革新性的技术改革，将对国家、集体、个人节省大量的安全保护投入、人身保险投入等，其作用是不可估量的。该项目主要针对：现有的物料搬运机械或系统，如起重机、装载机、卸煤机、叉车、挖掘机等，其工作一般由人直接操作来完成。由于人的操作可靠性与人的心理状态、经验、环境等因素有关，这不仅影响工作效率，而且当在有毒、隧道、深沟等恶劣环境下工作时，操作员的生命安全受到很大的威胁。因此，该项目主要用于解决人在危险环境下进行物料搬运作业的安全性以及如何满足搬运作业的质量、效率和作业机器的寿命等问题。针对物料搬运的特点，这一技术的研究成功可望在以下方面得到应用：(1)装卸货场全视觉监控作业，避免装卸人身伤亡事故和货物碰撞；(2)有毒、易爆物品装卸设备的全视觉远距离操作控制系统；(3)矿山物料搬运系统的全景操作控制系统；(4)深沟、隧道的挖掘作业；(5)其他涉及人员安全的场所。因此，该项研究的主要对象及潜在的用户为：铁路货运、港口装卸、矿山隧道作业、深沟挖掘、核材料的搬运，局部技术进行扩展还可以用于航天探索、远程外科手术等等领域，具有广阔应用前景。该项理论及技术如果能够充分利用到工程机械搬运操作作业中，将对传统的物料搬运工业机械带来很大的变化，最主要的它能够使人获得安全，这将对现有的矿业、隧道等作业的人身危险事故的减少提供大量的技术依据，并可望对传统的危险作业进行革新性的技术改革，将对国家、集体、个人节省大量的安全保护投入、人身保险投入等等，其作用不可估量。