مختبر التحكم الشبكي للواقع الافتراضي عبر الإنترنت المطبق في تعليم هندسة التحكم

Guoyao Zhang; Zhongcheng Lei; Wenshan Hu; Hong Zhou

doi:10.3791/66432

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

تصف هذه الدراسة نظام مختبر الواقع الافتراضي عبر الإنترنت (VR) المستند إلى WebVR والذي يوفر للمستخدمين إمكانات تجريبية غامرة وتفاعلية تدعمها أجهزة الواقع الافتراضي. لا يساعد النظام المقترح على تعزيز واقعية مشاركة المستخدم في التجارب عبر الإنترنت فحسب ، بل ينطبق أيضا على مجموعة واسعة من أطر المختبرات عبر الإنترنت.

Abstract

تلعب المختبرات عبر الإنترنت دورا مهما في التعليم الهندسي. يناقش هذا العمل نظام مختبر افتراضي قائم على WebVR. يدخل المستخدم بيئة المختبر المحاكية من خلال جهاز الواقع الافتراضي (VR) ويتفاعل مع المعدات التجريبية ، على غرار التجارب العملية في المختبر الفيزيائي. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح النظام المقترح للمستخدمين بتصميم خوارزميات التحكم الخاصة بهم ومراقبة تأثيرات معلمات التحكم المختلفة لتعزيز فهمهم للتجربة. لتوضيح ميزات المختبر الافتراضي المقترح ، يتم تقديم مثال في هذه الورقة ، وهو تجربة على نظام البندول المقلوب المزدوج. تظهر النتائج التجريبية أن النظام المقترح يسمح للمستخدمين بإجراء التجارب بطريقة غامرة وتفاعلية ويوفر للمستخدمين عملية تجريبية كاملة من التصميم الرئيسي إلى التشغيل التجريبي. يتم توفير حل أيضا لتغيير أي مختبر افتراضي إلى مختبر افتراضي قائم على WebVR للتعليم والتدريب.

Introduction

مع تقدم الإنترنت وشعبية الأجهزة المحمولة ، يتزايد الطلب على التعليم عبر الإنترنت¹. على وجه الخصوص ، خلال فترات انتشار الأوبئة على نطاق واسع ، غالبا ما تواجه المؤسسات التعليمية التقليدية تحديات في إجراء التدريس الشخصي بشكل فعال ، مما يسلط الضوء على أهمية التعليم عبر الإنترنت كنهج تربوي مهم². من السهل نسبيا نقل الدورات النظرية إلى المنصات عبر الإنترنت. يمكن إجراؤها بمساعدة أدوات مثل برامج مؤتمرات الفيديو عن بعد والدورات التدريبية الضخمة المفتوحة عبر الإنترنت (MOOCs)³. ومع ذلك ، تواجه الدورات العملية تحديات أكبر لأنها تتطلب من المستخدمين إجراء تجارب عملية في المختبرات التقليدية.

قدم الباحثون مساهمات كبيرة في مواجهة التحدي المتمثل في إتاحة المعدات التجريبية عبر الإنترنت. على مدى العقدين الماضيين ، أجريت دراسات مكثفة حول مفاهيم وتقنيات المختبرات عبر الإنترنت ^4,5. تشمل المختبرات عبر الإنترنت عادة المختبرات البعيدة⁶ والمختبرات الافتراضية⁷ والمختبرات الهجينة⁸. وجدت هذه الأساليب المختبرية عبر الإنترنت تطبيقا واسع النطاق في مختلف التخصصات الهندسية ، بما في ذلك هندسة التحكم⁹ والهندسة الميكانيكية¹⁰ وهندسة البرمجيات¹¹.

في حين تم إحراز تقدم كبير من حيث ملاءمة العمليات التجريبية في المختبرات عبر الإنترنت¹² ، لا يزال المستخدمون يرون نقصا في الواقعية والعمليات العملية المماثلة مقارنة ببيئات المختبرات التقليدية ، مما يؤثر على تجربتهم الإجمالية¹³. يحفز هذا التناقض في تجربة المستخدم المزيد من جهود البحث والتطوير لتعزيز الواقعية والمشاركة في بيئات المختبرات عبر الإنترنت.

لحل المشاكل المذكورة أعلاه ، تم تطبيق تقنية الواقع الافتراضي (VR) في المختبرات الافتراضية¹⁴ لتحسين الانغماس والتفاعل في المختبرات الافتراضية¹⁵. توفر المختبرات الافتراضية القائمة على الواقع الافتراضي للمستخدمين تجربة تجريبية قريبة من الواقعية. يمكن للمستخدمين إكمال المهام الجماعية في عملية التعليم المعماري من خلال الصور الرمزية¹⁶ ، وإجراء عملية المسح المعماري معا بشكل غامر ، تماما كما يفعلون في بيئة الفصل الدراسي التقليدية. علاوة على ذلك ، تسمح المختبرات الافتراضية القائمة على الواقع الافتراضي للمستخدمين بالدخول إلى البيئة الغامرة للمختبرات الافتراضية والتفاعل مع المعدات التجريبية الافتراضية من خلال ارتداء سماعات رأس VR ومقابض¹⁷ ، مما يحسن قدرات المستخدمين العملية¹⁸. لأغراض تعليمية مختلفة ، يمكننا تصميم بيئات افتراضية مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن دمج الواقع الافتراضي مع نظرية التلعيب لتعزيز التعليم الهندسي لعامة الناس وتحسين كفاءة نشر المعرفة التي يصعب فهمها مثل التنمية المستدامة¹⁹.

على غرار المختبرات عبر الإنترنت ، وخاصة المختبرات الافتراضية ، تتمتع المختبرات الافتراضية القائمة على WebVR بالعديد من المزايا. أولا ، يخترقون قيود الزمان والمكان للمختبرات التقليدية ، ويمكن للمستخدمين إجراء التجارب في أي وقت وفي أي مكان²⁰. ثانيا ، يمكن للمختبرات عبر الإنترنت توفير بيئة تجريبية أكثر أمانا لتجنب الأخطار والحوادث المحتملة في العمليات التجريبية²¹. ثالثا ، يمكن للمختبرات الافتراضية أيضا توفير المزيد من الموارد التجريبية وحالات المحاكاة لتوسيع النطاق التجريبي للمستخدمين وتجربتهم²². الأهم من ذلك ، يمكن للمختبرات الافتراضية القائمة على WebVR تحفيز اهتمام المستخدمين بالتعلم ومبادرتهم وتعزيز تجربتهم التجريبية ومشاركتهم²³.

بالمقارنة مع المختبرات الافتراضية الأخرى القائمة على الواقع الافتراضي ، يجمع المختبر الافتراضي المستند إلى WebVR بسلاسة بين مزايا المختبرات الافتراضية القائمة على الواقع الافتراضي والمختبرات عبر الإنترنت المستندة إلى الويب. تقوم أنظمة الأجهزة الافتراضية في الواقع (VISIR)²⁴ ببناء مختبر إلكتروني تمثيلي أساسي عن بعد من خلال بناء لوحات دوائر حقيقية. يمكن للمستخدمين إجراء تجارب محاكاة على واجهة الويب لإكمال تجارب لوحة الدوائر الحقيقية. يبني Weblab-Deusto⁸ مختبر مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية لخزان المياه (FPGA) حيث يمكن للمستخدمين التفاعل مع النموذج ثلاثي الأبعاد (3D) لخزان المياه في منصة الويب دون الاعتماد على المكونات الإضافية الأخرى. يقدم النظام المقترح في هذه الورقة القدرة على دمج WebVR بسلاسة كمكون معياري في البنية التحتية للمختبر الافتراضي الحالي. يمكن تحقيق هذا التكامل دون تدمير الإطار المعماري الأصلي للمختبر ، وبالتالي الحفاظ على الهيكل الأساسي للمختبر ووظيفته. ينطبق هذا التكامل أيضا على إطار مختبر عبر الإنترنت مع واجهة أمامية وخلفية منفصلة.

يتم تنفيذ النظام المقترح في هذه الورقة على أساس مختبر نظام التحكم الشبكي (NCSLab) ²⁵ ، الذي يرث المرونة والتفاعل والنمطية والميزات عبر الأنظمة الأساسية لنظام NCSLab. يمكن للمستخدمين إجراء تجارب وفقا لوحدات مختلفة ويمكنهم أيضا تخصيص الخوارزميات وواجهات التكوين ، مما يوفر للمستخدمين مساحة كافية لتحقيق الذات. يتم إجراء التجارب عبر الإنترنت في الوقت الفعلي وفقا للخوارزميات التي يديرها المستخدم. يمكن للمستخدمين التفاعل مع النموذج الافتراضي لتغيير مدخلات الخوارزمية التجريبية عند إجراء تجارب الواقع الافتراضي ويمكنهم حتى تغيير معلمات خوارزمية التحكم من خلال المكونات حتى يتمكن المستخدمون من تجربة مبدأ خوارزمية التحكم بشكل أكثر واقعية.

توفر المختبرات الافتراضية القائمة على WebVR إمكانات كبيرة للتعليم عبر الإنترنت. يمكن أن يوفر تجربة تجريبية غامرة ، والتغلب على قيود المختبرات التقليدية ، وتعزيز المهارات العملية العملية والتفكير الإبداعي بين المستخدمين.

Protocol

استوفت هذه الدراسة المبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحوث البشرية في جامعة ووهان ، وتم الحصول على موافقة مستنيرة لجميع البيانات التجريبية. في هذا البحث ، تمت مناقشة الخطوات التجريبية لنظام البندول المقلوب المزدوج ، ويتم تنفيذ جميع الخطوات في NCSLab المستند إلى WebVR.

1. الوصول إلى نظام NCSLab المستند إلى WebVR

افتح مستعرض ويب يدعم WebVR. أدخل محدد موقع الموارد الموحد (URL) الخاص ب NCSLab المستند إلى WebVR للوصول إلى النظام.
انقر فوق الزر بدء التجربة لتسجيل الدخول إلى نظام NCSLab. إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تسجيل الدخول إلى النظام ، فقم بتسجيل حساب.
قم بتسجيل الدخول إلى نظام NCSLab ، وحدد تجارب مختلفة من شريط القائمة الأيسر ، واختر تجربة البندول المقلوب المزدوج في هذه الحالة.
الوصول إلى الصفحة الفرعية 3D على الصفحة الرئيسية.
ملاحظة: هناك خمس صفحات فرعية في الصفحة الرئيسية ، تبدأ بالصفحة الأولى ، وهي مقدمة طراز المعدات. أنه يحتوي على الرسوم المتحركة نموذج 3D وكذلك الوثائق. من خلال زيارة هذه الصفحة ، يمكن للمستخدمين فهم مبدأ نظام البندول المقلوب المزدوج ، مما يتيح التنفيذ المريح للتجارب اللاحقة.
تقدم بطلب للتحكم في التجربة بالنقر فوق الزر طلب التحكم لضمان الاستخدام الفعال للموارد. سيمنح هذا المستخدمين 30 دقيقة من وقت التجربة.
ملاحظة: بالنسبة إلى التجارب الافتراضية، يمكن السماح ل 500 مستخدم بإجراء التجارب في الوقت نفسه.
أدخل الصفحة الفرعية لمعلومات المصنع للوصول إلى التفاصيل الشاملة المتعلقة بالجهاز التجريبي. ويشمل ذلك معلومات عن المعدات المستخدمة حاليا، والمعدات التي لا تزال غير مستخدمة، والمعدات المتصلة بالصيانة.
اختر خوارزمية التحكم الافتراضية للنظام لتنزيلها على الصفحة الفرعية الخوارزمية التجريبية . بدلا من ذلك ، انتقل إلى الصفحة الفرعية تصميم الخوارزمية لتصميم خوارزمية مختلفة.
1. لتصميم خوارزمية تحكم جديدة، انقر فوق الزر إنشاء نموذج جديد في الصفحة الفرعية تصميم الخوارزمية للدخول إلى واجهة التصميم.
  ملاحظة: تعكس عملية تصميم الخوارزمية عن كثب عملية MATLAB / Simulink ، حيث يقوم المستخدمون ببناء مخطط كتلة خوارزمية التحكم من خلال نهج السحب والإفلات البديهي ، باستخدام وحدات مختلفة لصياغة منطق التحكم المطلوب.
2. قم ببناء مخطط كتلة خوارزمية التحكم الكامل ، كما هو موضح في الشكل 1 ، واتبع الخطوات الموضحة أدناه.
3. حدد وحدة نظام البندول المقلوب المزدوج من طراز الجهاز على اليسار.
4. اختر وحدة الكسب لتصميم مصفوفة التغذية الراجعة لوحدة تحكم المنظم التربيعي الخطي (LQR).
5. حدد إشارة الخطوة كإدخال وأضف وحدات أخرى. انقر نقرا مزدوجا فوق الوحدة النمطية لعرض المعلومات التفصيلية وتعديل تكوين المعلمة. على سبيل المثال، انقر نقرا مزدوجا فوق وحدة الإشارة الثابتة لتعديل قيمة الإشارة الثابتة.
انقر فوق الزر "بدء المحاكاة " عند الانتهاء من تصميم خوارزمية التحكم. عند الانتهاء من المحاكاة ، لاحظ فعالية التحكم في الخوارزمية المصممة. إذا لم تكن راضيا عن نتائج المحاكاة ، فقم بضبط معلمات وحدات تحكم LQR حتى يتم تحقيق خوارزمية تحكم ذات أداء محسن.
انقر فوق الزر ترجمة لإنشاء خوارزمية التحكم. بعد التجميع ، يتم تخزين الخوارزمية في منطقة الخوارزمية الخاصة بالصفحة الفرعية للخوارزمية التجريبية والصفحة الفرعية لتصميم الخوارزمية.
قم بتنزيل خوارزمية التحكم على الصفحة الفرعية للخوارزمية التجريبية بالنقر فوق الزر تنزيل الخوارزمية الموجود على الجانب الأيمن من قسم خوارزمية التحكم.
حدد تكوينا تجريبيا وقم بإجراء تجارب على الصفحة الفرعية تكوين المراقبة . يوفر النظام تكوينا محددا مسبقا لتلبية المتطلبات التجريبية العامة للمستخدمين.
ملاحظة: يتمتع المستخدمون بالمرونة للنقر فوق الزر إنشاء شاشة جديدة لصياغة إعداد مراقبة مخصص مصمم خصيصا لمتطلباتهم التجريبية المحددة.
قم بتخصيص تكوين المراقبة واختر من بين مجموعة متنوعة من المكونات المتوفرة في واجهة التحرير للصفحة الفرعية لتكوين المراقبة ، كما هو موضح في الشكل 2. وتشمل هذه المكونات مكونات متغير الإدخال ، ومكونات عرض منحنى متغير الإخراج ، ومكونات نموذج 3D.
بالنسبة لتجارب الواقع الافتراضي، حدد مكون نموذج 3D. يسمح مكون النموذج ثلاثي الأبعاد للمستخدمين بدمج نموذج ثلاثي الأبعاد في تكوين المراقبة.
لتسهيل تكوين المعلمة ، اضبط المعلمات لكل مكون ، والتي ترتبط مباشرة بمتغيرات معلمات النظام. انقر نقرا مزدوجا فوق أحد المكونات وقم بالوصول إلى النافذة لتحديد المعلمات الاختيارية ذات الصلة داخل النظام التجريبي.
يتمتع المستخدمون بالمرونة لتحسين تخطيط تكوين المراقبة عن طريق تغيير حجم المكونات. للقيام بذلك ، اسحب حواف المكونات المعنية إلى الأبعاد المطلوبة.
انقر فوق الزر حفظ لحفظ تكوين المراقبة المصمم للاستخدام المستقبلي في التجارب اللاحقة ، مما يوفر الوقت والجهد لإعداد نظام المراقبة بشكل متكرر.
ملاحظة: لا يمكن إجراء تكوين المراقبة إلا بعد تنزيل خوارزمية التحكم بشكل صحيح.
انقر على زر بدء التجربة في النافذة لبدء التجربة. انقر فوق زر VR في الركن الأيمن السفلي من مكون نموذج 3D لبدء تجربة VR.
ملاحظة: تجربة الواقع الافتراضي مضمنة في صفحة الويب. عندما يستخدمه المستخدمون لأول مرة ، قد يطالبهم المتصفح في الزاوية العلوية اليسرى للسماح للمتصفح باستخدام وظيفة الواقع الافتراضي ، حدد السماح للمتابعة.

2. اختيار طريقة الوصول

استخدم ملحق محاكي WebVR. للمشاركة في التجريب باستخدام هذه الطريقة ، قم بتثبيت ملحق محاكي WebVR ، والذي يتوفر بسهولة للبحث والتنزيل من متجر ملحقات المتصفح.
ملاحظة: يساعد ملحق محاكي WebVR المستخدمين على تشغيل محتوى WebVR في مستعرض ويب ويوفر سماعة رأس VR الافتراضية وبيئة وحدة التحكم في المقابض دون الحاجة إلى استخدام جهاز VR الحقيقي.
استخدم أجهزة الواقع الافتراضي التي تدعم WebVR. إذا تم استخدام أجهزة الواقع الافتراضي لأول مرة ، فستكون هناك حاجة إلى تكوين البيئة الأساسي. أولا ، قم بتشغيل قوة سماعة الرأس ووحدة التحكم لبدء تشغيل النظام. قم بإعداد برنامج ROOM الأولي في سماعة الرأس. باتباع الإشارات المرئية المعروضة على شاشة سماعة الرأس ، استخدم وحدات التحكم في المقبض لمعايرة حدود واتجاه بيئة الفضاء الافتراضي بعناية. أخيرا ، قم بإنشاء اتصال دفق بين سماعة الرأس والكمبيوتر.
ملاحظة: هذه هي الطريقة الثانية للوصول إلى النظام المقترح. تشتمل أجهزة الواقع الافتراضي بشكل عام على سماعة رأس وزوج من وحدات التحكم في المقبض. تحتوي أجهزة الواقع الافتراضي على متاجر مدمجة حيث يمكن للمستخدمين تنزيل المتصفحات التي تدعم WebVR. بدلا من ذلك ، يمكن للمستخدمين استخدام المتصفح المدمج ، والذي يدعم WebVR بشكل عام. من الجدير بالذكر أن أجهزة الواقع الافتراضي المختلفة قد تستخدم طرقا مميزة للاتصال.

3. الإجراء التجريبي

اضبط المنظور للعثور على الموضع الأمثل لإجراء تجربة نظام البندول المقلوب المزدوج.
1. بالنسبة للمستخدمين الذين يستخدمون ملحق محاكي WebVR ، افتح أدوات المطور ، وحدد موقع امتداد WebVR ، وقم بمعالجة جهاز VR الظاهري باستخدام الماوس لضبط المنظور ، كما هو موضح في الشكل 3.
2. بالنسبة للمستخدمين الذين يستخدمون أجهزة الواقع الافتراضي ، انغمس في البيئة التجريبية الافتراضية وتأكد من الوضع التجريبي الأمثل من خلال الحركات الجسدية.
تفاعل مع نظام البندول المقلوب المزدوج باستخدام وحدة التحكم في المقبض كما هو موضح أدناه.
1. حرك المقبض بالقرب من المكعب. اضغط على زر الزناد لالتقاط المكعب وسيتوقف نظام البندول المقلوب المزدوج عن الحركة.
2. عن طريق تحريك المقبض ، تحكم في موضع المكعب. حرر المكعب بمجرد أن يكون في الموضع المطلوب عن طريق تحرير زر الزناد. تم تعيين الموضع الآن كنقطة ضبط لاحقة للعربة ، كما هو موضح في الشكل 3.
راقب عملية حركة نظام البندول المقلوب المزدوج. من خلال معالجة محرك سيرفو التيار المتردد (AC) ، اضبط الحزام على الحركة. تحت زخم الحزام ، يمكن أن يتحرك البندول المقلوب على طول سكة التوجيه ، يتم توضيح هيكل نظام البندول المقلوب المزدوج في الشكل 4. في النهاية ، سوف يستقر البندول المقلوب المزدوج عند نقطة الضبط.
شجع المستخدمين على التعامل بشكل متكرر مع موضع المكعب ، وضبط نقطة ضبط العربة باستمرار ، ومراقبة السلوك الديناميكي لنظام البندول المقلوب المزدوج بدقة.

النتائج

يوفر نظام تجربة الواقع الافتراضي المقدم للمستخدمين القدرة على المشاركة في تجارب غامرة باستخدام أجهزة الواقع الافتراضي ، وبالتالي تعزيز التفاعل بين المستخدمين والمعدات التجريبية. علاوة على ذلك ، يعتمد النظام على الويب ، مما يلغي حاجة المستخدمين إلى تكوين البيئات المحلية. يسمح هذا التصمي...

Discussion

يصف البروتوكول المقدم نظام مختبر افتراضي يمكن المستخدمين من إجراء تجارب الواقع الافتراضي عبر الإنترنت ولكنه يستخدم أيضا وحدة تحكم كمبيوتر منخفضة التكلفة²⁸ ، مما يؤدي إلى الترويج للتطبيقات على نطاق واسع. يمكن للمستخدمين اكتساب المعرفة حول العملية التجريبية بأكملها ، من المب?...

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين بموجب منحة 62103308 ومنحة 62073247 ، جزئيا من قبل صناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية بموجب المنحة 2042023kf0095 ، جزئيا من قبل مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية بموجب المنحة 2022T150496 ، وجزئيا من قبل تمويل مشروع تكنولوجيا التجارب بجامعة ووهان بموجب منحة WHU-2022-SYJS-10.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3DS Max	Autodesk		3ds Max professional 3D modeling, rendering, and animation software enables you to create expansive worlds and premium designs. https://www.autodesk.com/ca-en/products/3ds-max/overview
Meta Quest 2	Meta Platforms	10036728220341	meta quest 2 is a standalone virtual reality headset that allows users to experience WebVR content. https://www.meta.com/it/quest/products/quest-2/
Unity	Unity Technologies		Unity is the platform for real-time 3D interactive content creation and operation. All creators, including game developers, artists, architects, automotive designers, film and television, use Unity to bring their ideas to life. The Unity platform offers a complete suite of software solutions for creating, operating, and realizing any real-time interactive 2D and 3D content on cell phones, tablets, PCs, game consoles, augmented reality, and virtual reality devices. https://unity.com/cn

References

Martin, F., Sun, T., Westine, C. D. A systematic review of research on online teaching and learning from 2009 to 2018. Comput Educ. 159, 104009 (2020).
Al-Nsour, R., Alkhasawneh, R., Alqudah, S. Online engineering education: Laboratories during the pandemic - A case study. 2022 Intermountain Eng, Tech Comp. , 1-4 (2022).
Chirikov, I., Semenova, T., Maloshonok, N., Bettinger, E., Kizilcec, R. F. Online education platforms scale college stem instruction with equivalent learning outcomes at lower cost. Sci Adv. 6 (15), (2020).
Gamage, K. A. A., et al. Online delivery of teaching and laboratory practices: continuity of university programmes during covid-19 pandemic. Educ Sci. 10 (10), 291 (2020).
Kefalis, C., Drigas, A. Web based and online applications in stem education. Int J Eng Pedagogy. 9 (4), 76-85 (2019).
Maiti, A., et al. A framework for analyzing and evaluating architectures and control strategies in distributed remote laboratories. IEEE Trans Learn Technol. 11 (4), 441-455 (2018).
Liang, Y., Liu, G. Design of large scale virtual equipment for interactive hil control system laboratories. IEEE Trans Learn Technol. 11 (3), 376-388 (2018).
Rodriguez-Gil, L., Garcia-Zubia, J., Orduna, P., Lopez-De-Ipina, D. Towards new multiplatform hybrid online laboratory models. IEEE Trans Learn Technol. 10 (3), 318-330 (2017).
Chevalier, A., Copot, C., Ionescu, C., De Keyser, R. A three-year feedback study of a remote laboratory used in control engineering studies. IEEE Trans Educ. 60 (2), 127-133 (2017).
Wang, N., et al. A novel wiki-based remote laboratory platform for engineering education. IEEE Trans Learn Technol. 10 (3), 331-341 (2017).
Cruz-Benito, J., et al. Usalpharma: a software architecture to support learning in virtual worlds. IEEE Revista Iberoamericana De Tecnologias Del Aprendizaje. 11 (3), 194-204 (2016).
Letowski, B., Lavayssière, C., Larroque, B., Schröder, M., Luthon, F. A fully open source remote laboratory for practical learning. Electronics. 9 (11), 1832 (2020).
Potkonjak, V., et al. Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: a review. Comput Educ. 95, 309-327 (2016).
Rukangu, A., Tuttle, A., Johnsen, K. Virtual reality for remote controlled robotics in engineering education. IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW). , 751-752 (2021).
Sermet, Y., Demir, I. Geospatialvr: a web-based virtual reality framework for collaborative environmental simulations. Comput Geosci. 159, 105010 (2022).
zacar, K., Ortakcı, Y., Küçükkara, M. Y. VRArchEducation: Redesigning building survey process in architectural education using collaborative virtual reality. Comp Graph. 113, 1-9 (2023).
Li, Y., Lei, Z., He, Y., Liu, Z. A virtual simulation experiment of mechanics: material deformation and failure based on scanning electron microscopy. J Vis Exp. (191), e64521 (2023).
Alsaleh, S., Tepljakov, A., Kose, A., Belikov, J., Petlenkov, E. Reimagine lab: bridging the gap between hands-on, virtual and remote control engineering laboratories using digital twins and extended reality. IEEE Access. 10, 89924-89943 (2022).
Han, B., Weeks, D. J., Leite, F. Virtual reality-facilitated engineering education: A case study on sustainable systems knowledge. Comput Appl Eng Educ. 31 (5), 1174-1189 (2023).
Lei, Z., Zhou, H., Hu, W., Liu, G. Concurrent experimentation in ncslab: a scalable approach for online laboratories. Fut Gen Comp Sys. (148), 139-149 (2023).
Li, W., Huang, H., Solomon, T., Esmaeili, B., Yu, L. Synthesizing personalized construction safety training scenarios for vr training. IEEE Trans Vis Comput Graph. 28 (5), 1993-2002 (2022).
Zhang, Y., et al. Virtual simulation system of paste filling for green mining of metallic mine. 2020 International Conference on Virtual Reality and Visualization. , 256-257 (2020).
Callaghan, M. J., Mccusker, K., Losada, J. L., Harkin, J., Wilson, S. Using game-based learning in virtual worlds to teach electronic and electrical engineering. IEEE Trans Industr Inform. 9 (1), 575-584 (2013).
Garcia-Zubia, J., et al. Empirical analysis of the use of the VISIR remote lab in teaching analog electronics. IEEE T EDUC. 60 (2), 149-156 (2017).
Lei, Z., Zhou, H., Hu, W., Liu, G. Unified and flexible online experimental framework for control engineering education. IEEE T Ind Electron. 69 (1), 835-844 (2022).
Galan, D., Chaos, D., de la Torre, L., Aranda-Escolastico, E., Heradio, R. Customized online laboratory experiments: a general tool and its application to the furuta inverted pendulum [focus on education. IEEE Cont Sys. 39 (5), 75-87 (2019).
Lei, Z., Zhou, H., Hu, W., Liu, G., Guan, S. Web-based digital twin communication system of power systems for training and education. IEEE T Pow Syst. , (2023).
Lei, Z., Zhou, H., Hu, W., Liu, G. Controller effect in online laboratories-An overview. IEEE Trans. Learn. Technol. 17, 1-12 (2024).
Liu, Y., et al. Virtual reality system for industrial training. 2020 International Conference on Virtual Reality and Visualization. , 338-339 (2020).
Lei, Z., et al. Interactive and visualized online experimentation system for engineering education and research. J Vis Exp. (177), e63342 (2021).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

WebVR

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: