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人机交互方式的终极形态——扩展现实（XR）
来源:控制工程网 | 作者:控制工程网 | 发布时间: 1862天前 | 3446 次浏览 | 分享到:
在所有工业革命中，工具和机器一直是工人在现实工作场景中的中心。
　　在所有工业革命中，工具和机器一直是工人在现实工作场景中的中心。但是，直到最近，工人的大部分现实环境，才可以通过物联网设备和方法进行数字化。2015年，SAP前首席执行官Henning Kagermann称，“数字化——现实世界和虚拟世界的持续融合，将成为我们经济领域各个方面创新和变革的主要动力。”
　　创建数字流会产生可以以多种方式、在许多不同类型介质上以及不同系统中表达的信息。这样的现实呈现技术，包括扩展现实(XR)技术——增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR），以及更成熟和已经被接受的技术，例如智能手机、平板电脑和电脑平板显示器。当与物联网、分析技术和人工智能(AI)结合在一起时，可以创造新的应用，以使员工的现实工作状况更加智能，从而为他们提供更多的帮助。

智能工厂时间表包括4个阶段：地理空间映射和工厂信息，即插即用，数据和服务集成以及协作，可以通过MR技术加以改进。本文图片来源：美国工业互联网协会（IIC）

　　制造业智能现实
　　智能现实（intelligent reality）被定义为有助于人类认知表现和判断的技术增强的现实。与基本现实相比，智能现实具有更大的维度、超视距、更好的指导以及与其他参与者更好的交流。尽管可能还需要考虑财务和网络安全方面的需求，但本文的重点是基于物理现实并由物联网提供的智能现实。
　　设想一下：一个戴着增强现实头戴式显示器的技术人员，正在查看机器，该显示器可以查看历史服务记录并预测未来故障。这使工人可以在第四维度——时间上来回移动。工人不必解体机器，就可以看到由物联网驱动的MR渲染投影在外壳上。技术人员可以远程观看相同类型机器操作的虚拟渲染。
　　技术人员可以与AI和远程专家就下一步操作进行交互，其中可以包括由于专家驱动的增强现实视图的虚拟叠加层。工人可以通过同一头戴式显示器与适当的管理系统进行通信，而不必使用电话或笔记本电脑。作为可穿戴计算机，头戴式显示器将远程资源带入了工人的操作现实中。
　　像工厂车间中的机器一样，智能现实可能就在工人附近。工厂可能位于世界的一端，用户可以通过工厂的3D模型了解情况。可以使用AR或VR头戴式显示器，但并非必须如此。智能手机屏幕或台式机纯平屏幕可能是更好的选择。工作人员可以是移动的，并使用AR头戴式视图器或智能手机。或者也可以将工人安置在公司总部的指挥中心。他们可能正实时观察现实情况，或者可能正在对过去事件进行数据驱动的审查。在所有情况下，无论从视觉上还是在演示设计中，情景都占主导地位。
　　现在，可以通过现成技术来实现智能现实，这些技术涵盖物联网、分析技术、扩展现实技术和更传统的用户界面。这可以帮助决策者和架构师驾驭广阔的技术领域，并为员工提供智能现实。
　　一旦将扩展现实技术与更传统的移动和桌面纯平显示器进行比较，决策者可能就会开始考虑智能现实架构和应用的开发。然后根据不同情景应用数字化现实技术、物联网和AI技术的组合。

智能工厂应用通常包括3层：边缘、平台和企业层，它们相互连接以尽可能高效地将信息传递给工人。

　　虚拟与现实的连续性
　　1994年， Paul Milgram等人发表了论文《MR视觉显示的分类法 》，介绍了现实与虚拟的连续性。用户从物理环境的普通视图开始，然后可以进入完全数字化的视图。介于两者之间的是MR，它是用户的物理现实与一个或多个数字现实的混合。MR假定增强现实设备能够在物理视图之上立体渲染动态3D场景。
　　虚拟环境是数字的，但不一定是沉浸式的。例如包括VR头戴式显示器的沉浸式体验，以及用户未佩戴的大型平板电脑。在平面屏幕上渲染的VR头戴式显示器和虚拟环境，可以为用户提供远程或抽象3D现实的动态、实时的3D渲染。AR也可以采用移动平板电脑显示屏。在1995年，“智能手机”和“平板电脑”一词还不存在，但Milgram和其他人描述了基于监视器的（非沉浸式）视频显示器，在这些显示器上以电子或数字方式叠加了计算机生成的图像。
　　智能现实的体系结构，应以帮助员工的认知和表现为中心。对于启用基于物联网数字现实的工作人员而言，智能现实架构的基石是原始物联网数据的集成和合理性。在适当的数据和分析基础上，提出了现实呈现技术的体系结构视图，以便为工作人员呈现最佳的用户界面。
　　物联网数据管道
　　流分析引擎对于实时感知是必不可少的。一旦有基本事件经过，流分析引擎就会分析运动中的数据流。除了应用分析方法外，它还可以提供从机器学习模型得出的推论，并有助于训练此类模型。
　　除了立即显示外，还可以将分析的数据流传输到数据存储中，以进行进一步的分析和后续显示。尽管需要解决与物联网相关的大数据问题，但它们并不是数字现实应用所独有的。数字现实应用可以联网，也适合于传统的查询/报告模式的客户端—服务器体系结构。正如“沉浸式分析：为协作决策支持构建虚拟数据世界”中所观察到的，传统的2D数据可视化可以跨现实与虚拟连续性工作。

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