تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

توسعه شبیه‌ساز واقعیت مجازی با هدف مهارت افزایی؛ مطالعه موردی: فرآیند همبندی تسمه زمان‏بندی موتور ملی EF7

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران‌خودرو (ایپکو)، تهران، ایران
2 گروه مهندسی کشاورزی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
چکیده
استفاده از فناوری‌های آموزشی نوین همانند واقعیت مجازی موجب افزایش کیفیت مهارت‌آموزی دانشجویان، کارکنان و کاربر‌های تازه استخدام شده در صنایع مختلف، خصوصاً صنعت خودرو می‌شود. بر همین اساس، مقاله حاضر به شبیه‌سازی فرآیند همبندی تسمه زمان‏بندی یک موتور احتراق داخلی در محیط واقعیت مجازی می‌پردازد. بدین منظور، با استفاده از برنامه تصویری یونیتی 3 بُعدی به شبیه‌سازی یک محیط مجازی و قرار دادن قطعات سه‌بعدی موتور خودرو، شبیه‌‏سازی یک محیط مشابه ایستگاه سوارکردن در نرم‌افزار مکس 3 بُعدی و متناسب‌سازی آن برای برنامه تصویری پرداخته شد. همچنین، با استفاده از یک عینک واقعیت مجازی، یک دسته‌ی بازی‏ رایانه‌ای و یک گوشی همراه، عملکرد فرآیند همبندی در محیط واقعیت مجازی به‌طور ابتدایی آزمایش و ارزیابی شد. موقعیت‏‌های شامل راه رفتن در محیط، برداشتن اجسام، جابه‏‌جا کردن، چرخاندن و تنظیم تسمه زمان‏بندی و نصب آن روی پایه‏ موتور در محیط شبیه‌سازی با استفاده از دسته‌های بازی به‌درستی انجام شد و در نهایت یک برنامه ویژه اندروید ساخته شد. با وجود آنکه این طرح یک نمونه اولیه از توسعه واقعیت مجازی است، اما در نهایت احساس غوطه‌وری در محیط مجازی و تعامل با اشیاء در صحنه برای کاربر فراهم شد. با توجه به نتایج، می‌توان در آینده با توسعه این روش و استفاده از عینک‏‌های واقعیت مجازی پیشرفته، عملکرد در محیط شبیه‌سازی را بهبود بخشید و ارتقاء سطح مهارت برای فراگیران مراکز آموزشی، دانشجویان و کاربر‌های تازه استخدام شده در کارخانجات تولیدی به‌منظور انجام فرآیندهای همبندی قطعات موتوری را فراهم نمود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Developing a virtual reality simulator for skill enhancement; case study: the assembly process of the EF7 national engine's timing belt

نویسندگان English

Morteza Amjadi 1
Seyed Ashkan Moosavian 2
Hossein Rahimi Asiabaraki 3
1 Irankhodro Powertrain Company (IPCo), Tehran, Iran
2 Department of Agriculture Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

Using novel educational technologies such as virtual reality increases the quality of skill-training for students, employees, and newly hired technicians in various industries, especially the automotive industry. Accordingly, this article simulates the process of assembling an internal combustion engine's timing belt in a virtual reality environment. For this purpose, a virtual environment was simulated using the Unity 3D graphics engine, and 3D models of engine parts were placed in it. An environment similar to an assembly station was modeled in 3D Max software and adapted for the graphics engine. Furthermore, using a virtual reality headset, a computer controller, and a mobile phone, the assembly process's performance was initially tested and evaluated in the virtual reality environment. Scenarios including walking in the environment, picking up objects, moving, rotating, and adjusting the timing belt and installing it on the engine stand were correctly performed in the simulation environment using controllers, and finally, a specific application for the Android platform was created. Although this project is a prototype of virtual reality development, it ultimately provided the user with a sense of immersion in the virtual environment and interaction with objects in the scene. According to the results, this method can be developed in the future by using advanced virtual reality headsets to improve performance in the simulation environment and provide a higher level of skill for learners in educational centers, students, and newly hired technicians in manufacturing plants for performing engine parts assembly processes.

کلیدواژه‌ها English

Internal Combustion Engine
Timing Belt
Virtual Reality Technology
Unity Software
[1]    Seidel RJ, Chatelier PR, editors. Virtual reality, training’s future?: perspectives on virtual reality and related emerging technologies. Springer Science & Business Media; 1997 Apr 30.
[2]    Langley A, Lawson G, Hermawati S, D'cruz M, Apold J, Arlt F, Mura K. Establishing the usability of a virtual training system for assembly operations within the automotive industry. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries. 2016 Nov;26(6):667-79. doi: 10.1002/hfm.20406
[3]    Gusikhin O, Rychtyckyj N, Filev D. Intelligent systems in the automotive industry: applications and trends. Knowledge and information systems. 2007 Jul;12(2):147-68. doi: 10.1007/s10115-006-0063-1
[4]    Zhang Y, Fernando T, Xiao H, Travis AR. Evaluation of auditory and visual feedback on task performance in a virtual assembly environment. Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 2006 Dec 1;15(6):613-26. doi: 10.1162/pres.15.6.613
[5]    Sun H, Hujun B. Two-handed assembly with immersive task planning in virtual reality. Virtual reality. 2002 Mar;6(1):11-20. doi: 10.1007/BF01408565
[6]    Bhatti A, Nahavandi S, Khoo YB, Creighton D, Anticev J, Zhou M. Haptically enable interactive virtual assembly training system development and evaluation. InSIMTECT 2009: Proceedings of the 2009 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, SIMTECT, Adelaide, South 2009 Jan 1 (pp. 1-6).
[7]    Lawson G, Salanitri D, Waterfield B. Future directions for the development of virtual reality within an automotive manufacturer. Applied ergonomics. 2016 Mar 1;53:323-30. doi: 10.1016/j.apergo.2015.06.024
[8]    Makarova I, Khabibullin R, Belyaev E, Bogateeva A. The application of virtual reality technologies in engineering education for the automotive industry. In2015 International Conference on Interactive Collaborative Learning (ICL) 2015 Sep 20 (pp. 536-544). IEEE. doi: 10.1109/ICL.2015.7318086
[9]    Ipsita A, Kaki R, Liu Z, Patel M, Duan R, Deshpande L, Yuan LP, Lowell V, Maharaj A, Peppler K, Feiner S. Virtual Reality in Manufacturing Education: A Scoping Review Indicating State-of-the-Art, Benefits, and Challenges Across Domains, Levels, and Entities. arXiv preprint arXiv:2503.18805. 2025 Mar 24. doi: 10.48550/arXiv.2503.18805
[10] Ryan M, Wang Y, Xiao Q, Liu R, Zhang Y. Immersive virtual reality training with error management for cnc milling set-up. InInternational Manufacturing Science and Engineering Conference 2022 Jun 27 (Vol. 85819, p. V002T06A027). American Society of Mechanical Engineers. doi: 10.1115/MSEC2022-85770
[11] Li V, Siniosoglou I, Sarigiannidis P, Argyriou V. Enhancing Manufacturing Training Through VR Simulations. In2025 IEEE International Conference on Engineering, Technology, and Innovation (ICE/ITMC) 2025 Jun 16 (pp. 1-9). IEEE. doi: 10.1109/ICE/ITMC65658.2025.11106519
[12] Amjadi M, Moosavian A. Virtual reality simulation of the national EF7-TC engine turbo charger assembly station: With the aim of developing capabilities in the future. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2024 Jul 22;11(5):13-23. doi: 10.22034/ijme.2024.448088.1935 [In Persian]
[13] Henriques AC, Winkler I. The advancement of virtual reality in automotive market research: challenges and opportunities. Applied Sciences. 2021 Dec 7;11(24):11610. doi: 10.3390/app112411610
[14] Xia H, Zhang Y, Li X, Liu D, Wang W. Interface Design of VR Driverless Vehicle System on User-Prioritized Experience Requirements. Sensors. 2025 Aug 28;25(17):5341. doi: 10.3390/s25175341
[15] Rahmatinejad B, Rahimi Asiabaraki H, Azimpour Shishevan F. Diagnosing Dimensional Defects and Valve Cracks Using Machine Vision and Acoustic Emission. Karafan Journal. 2023 Nov 22;20(3):149-68. doi: 10.48301/kssa.2023.391572.2501 [In Persian]
[16] Boboc RG, Gîrbacia F, Butilă EV. The application of augmented reality in the automotive industry: A systematic literature review. Applied Sciences. 2020 Jun 21;10(12):4259. doi: 10.3390/app10124259
[17] Elhattab L, Khairalla J, Al-Attar R, Albert S, Shorim N, Eliwa E. Augmented reality applications in the automotive industry. In2023 International Mobile, Intelligent, and Ubiquitous Computing Conference (MIUCC) 2023 Sep 27 (pp. 357-364). IEEE. doi: 10.1109/MIUCC58832.2023.10278357

  • تاریخ دریافت 31 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 30 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 17 آبان 1404