现实与数字世界的融合增强现实/虚拟现实 | 工业新概念

发布时间：2017-10-15 作者：纪丰伟来源：知识自动化

关键字：数字世界虚拟现实

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增强现实（Augmented Reality，AR）的起源，可以回溯到1957年，美国的Morton Helig开始了可以给个人用户带来剧场体验的Sensorama项目。

波音才是AR的发源地

增强现实（Augmented Reality，AR）的起源，可以回溯到1957年，美国的Morton Helig开始了可以给个人用户带来剧场体验的Sensorama项目。在1966年哈佛大学教授发明了头盔显示器。而“虚拟现实”一词是由美国VPL Research 公司的奠基人Lanier 于20 世纪80 年代末首次正式提出的。他将虚拟现实描述为一种逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面技术。

今天所说的增强现实技术，则是实际起源于1990年的波音。当时波音飞机制造过程中需要反复查看一本复杂的工作手册，一个教授为了解决这个问题而开发了一个软件，它能够将重要的原理图位置信息显示在一个可重用的板子上。然而，直到二十世纪末的1999年Hirokazu Kato发明AR工具软件箱之前，增强现实技术一直完全停留在科研工具阶段。而与之颇有渊源的虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术就起源得更早了，根据百度百科，虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段（1963年以前）；虚拟现实萌芽为第二阶段（1963 -1972 ）；虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段（1973 -1989 ）；虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段（1990 -2004 ）。

AR/VR——工业新概念的定义

虚拟现实呈现在使用者面前的是一个包含由计算机创造的图像和声音的人造世界，而且这些内容会受到来自使用者的影响。其基本特征被描述为“浸没－交互－构想”；增强现实是通过技术手段将数字信息所形成的虚拟环境叠加到现实环境并融为一体，使用户通过设备从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实环境的组成部分。

二者都可以看成人机界面的一种技术。

AR/VR技术的异同

两者最大的不同是沉浸水平差异。虚拟现实是基于对真实世界的模拟，可以通过特定的设备（主要是头盔显示器）来体验，而增强现实则通过日常使用的智能手机、平板或网络摄像机将电脑产生的图像叠加到真实世界的不同地点和物体上。增强现实避免了全虚拟化带来的复杂性、脱离了对空间的限制、减少了对设备的依赖，因此具备更广的可行性和应用前景。

图1:AR与VR技术效果

AR/VR技术的市场前景和生态

高盛在2016年发布了第一份关于增强现实AR及虚拟现实VR市场的分析报告指出，到2025年AR和VR硬件软件营收将达800亿美元，如果它们迅速跳出小众市场走向大众，年营收可以达到1820亿美元。考虑到产业可能要花费一定的时间解决延迟和其它技术问题，即使按最慢速度预测，到2025年时VR和AR行业的年营收也有230亿美元。而根据Juniper Research 的一份报告指出，到2019 年企业级增强现实应用程序的使用规模将达到 24 亿美元（而2014年的使用规模为2.47亿美元）。由此可见，AR市场不论在大众市场还是企业市场，无论是在硬件还是在软件应用程序领域都有巨大的增长潜力。

目前，AR和VR市场已经形成了繁荣的生态，如图2所示：

图2：AR和VR市场生态

来源：theVRFund.com

工业领域的大展身手

AR/VR技术最早来自工业领域的需求，但在消费者市场，例如游戏、教育等领域被发展壮大。在高盛预测2016年关于AR/VR报告涉及的九个行业中，有五个为工业领域亦或涉及到工业的领域，包括：医疗、教育、房地产、军事和工程领域。该报告预测，到 2025 年，五个领域中的医疗和工程领域的创收将成为所有行业创收的主力军。但需要注意的是，AR/VR技术在企业级市场的增长速度将会高于消费类市场，因为AR/VR技术从专业的影视、娱乐产业进入了与民生更直接相关的军事、医疗、工业维修和工程设计等领域后，会马上产生更大和更丰富的应用价值，比如虚拟化的销售配置、产品评审、智能作业指导、远程服务等。如下是AR/VR技术在工业领域的典型应用场景：

△ 沉浸式产品设计评审

利用来自于CAD、PLM的三维数据和AR/VR技术进行产品评审，支持全球协同的分布式开发团队评审，进行产品过滤式查看，比如只看车身，并且将反馈信息利用声音、文字或者是视频的方式链接回PLM进行追踪。AR/VR技术除了可以支持iPAD、iPhone等移动终端外，还可以支持Microsoft HoloLens、HTC Vive等穿戴设备。

图3：AR/VR用于沉浸式产品设计

△ 远程交互式产品设计评审

在开放式创新模式中，AR/VR技术也将扮演重要的角色。一方面制造商和客户在概念设计早期阶段，就可以借助AR/VR技术在移动终端上进行产品概念的体验，甚至是沉浸式产品体验，另一方面客户可以更直观地参与评审并提出建议。在开放式创新的模式下，客户很难像企业内部研发人员一样坐在一起评审产品，因此还需要考虑多人的远程评审模式。

图4：AR/VR用于远程交互式产品设计评审

△ 产品设计改型

AR/VR技术可以用于在物理样机制造之前，进行设计的创新或改型。可以在已经制造出来的超级三轮摩托车上进行改装设计，在设计上加一个观后镜，利用AR/VR技术可以查看观后镜的角度，装配位置、外形等是否合适。如果不喜欢轮廓锐利的边沿，则可以快速创建一个更具流线型的版本，在所有相关人员达成一致后，再将CAD模型发往制造部门。节省上市时间和成本，加快创新。

图5：AR/VR用于产品设计改型

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