Unity仿真开发
1.立项背景和目标
传统设备操作实训存在高成本、高风险、场景受限、标准化不足等核心痛点:部分实训耗材损耗大、设备昂贵;部分实训存在操作风险、人体模型还原度低;常规3D实训系统需专业人员预先制作动画,无法适配自定义实训脚本,且运动效果易违背物理规律,实训真实性差。同时,行业内缺少自然语言驱动、轻量化、跨领域的3D虚拟实训解决方案。
打造大语言模型驱动的跨领域3D交互式实训仿真系统,实现自然语言实训脚本自动生成物理一致的3D工具操作动画;覆盖40种以上工具标准操作,运动生成耗时≤15秒;降低实训成本与风险,提升实训标准化、可复用性,满足设备的虚拟实训需求。
2.软件功能、核心功能模块介绍
系统以Unity为载体,支持3D模型动态导入、自然语言指令解析、工具运动自动生成、物理仿真动画播放、实训交互反馈,可快速复现设备操作等标准实训流程,支持自定义实训场景与操作指令。
核心功能模块
1)自然语言指令解析模块支持中文口语化指令输入,自动提取工具、操作对象、动作三要素;对接大语言模型完成语义解析与子任务拆分,将实训脚本转化为系统可执行指令。
2)3D模型动态导入模块支持FBX、GLTF、GLB主流3D模型格式运行时导入;自动完成模型缩放、旋转、碰撞体生成、中文路径兼容处理,无需人工预处理。
3)工具运动映射管理模块维护工具与动作的映射关系,内置40+工具标准动作库;动态为3D模型绑定工具脚本,完成语义到实体的精准匹配。
4)物理一致运动生成模块基于静力学/运动学/动力学约束生成合规运动,支持障碍避障、路径重规划;避免运动穿透、打滑、力值异常,保证动画真实性。
5)运动仿真执行模块采用节点式运动链实现复杂动作组合,通过协程平滑执行运动;支持运动启动、停止、重置,单任务独占避免冲突。
6)实训动画交互模块提供操作通知、进度提示、视角切换、路径可视化等功能;支持实训效果预览与迭代优化,提升实训体验。
7)网络AI协同模块与Python AI服务建立稳定通信,支持自动重连、异步消息传输;完成语义解析→模型匹配→运动生成全流程协同。
3.业务流程、功能路径描述
核心业务流程
1)服务启动:启动Python AI解析服务→Unity客户端初始化,完成网络配置与工具注册。
2)模型导入:用户通过UI选择本地3D模型→系统自动加载并预处理模型→生成可交互工具实体。
3)指令输入:用户输入自然语言实训指令→系统打包指令与工具库发送至AI服务。
4)语义解析:AI完成工具/动作识别→返回解析结果至客户端。
5)运动生成:系统匹配工具与动作→构建运动链→生成物理合规运动序列。
6)动画播放:实时渲染3D操作动画→展示实训效果→用户反馈优化。
7)实训完成:确认运动效果→保存动画序列。
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