當(dāng)今最前沿最熱門的VR和AR技術(shù)在持續(xù)的發(fā)展和變革中， 不斷給當(dāng)今社會帶來各種影響。尤其是在汽車行業(yè)中，這兩種技術(shù)展現(xiàn)出了巨大的潛力：不光是品牌宣傳和產(chǎn)品展示的新潮體驗，更重要的是對研發(fā)，生產(chǎn)銷售全產(chǎn)業(yè)鏈的提高與促進。可以說這兩項技術(shù)將有望徹底變革傳統(tǒng)汽車行業(yè)，引領(lǐng)新的潮流。
當(dāng)然，VR（Virtual Reality）虛擬現(xiàn)實與AR（Augmented Reality）增強現(xiàn)實既有共同點，但也有明顯區(qū)別：
VR 通過設(shè)備實時渲染的畫面，模擬出一個全新的虛擬環(huán)境。
AR 則是將虛擬的信息（一個畫面或?qū)崟r空間信息）疊加到真實的環(huán)境，使得用戶可以同時看到真實世界和虛擬的信息。
這篇文章中我們就來具體研究一下VR和AR在汽車行業(yè)有哪些具體的應(yīng)用方式。
VR技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用
汽車設(shè)計研發(fā)過程中的應(yīng)用
造型——節(jié)約油泥模型的制作
車造型之前，首先必須確定總體布置草圖設(shè)計。這個過程中根據(jù)總體方案及整車性能要求提出各部件的布置要求和特性參數(shù)的設(shè)計要求；協(xié)調(diào)各部門布置關(guān)系和參數(shù)匹配關(guān)系，使之滿足產(chǎn)品目標(biāo)大綱要求。在總體布置草圖確定以后，我們就進入了汽車研發(fā)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié) – 汽車造型設(shè)計。該過程也分為設(shè)計和模型制作兩個階段。
設(shè)計階段的傳統(tǒng)流程是設(shè)計師首先確定設(shè)計主題并在該主題下繪制設(shè)計草圖和效果圖，在此基礎(chǔ)上確定幾個好的創(chuàng)意，進行深入的設(shè)計，繪制被精細設(shè)計效果圖。然后數(shù)字模型師使用3D軟件將效果圖變?yōu)?維的電腦數(shù)據(jù)模型。模型制作完畢以后要進行一次評審，這次評審會決定讓其中的的幾個方案進行1：5的油泥模型制作。油泥模型的制作可以由油泥模型師直接人工雕刻模型，或者由由銑削機銑削出油泥模型后，再經(jīng)油泥模型師進行細節(jié)調(diào)整。在完成小比例油泥模型制作之后，項目專家與公司高層對模型進行評審，綜合考慮美學(xué)、工藝、結(jié)構(gòu)等影響到生產(chǎn)的的因素，然后進行全尺寸油泥模型制作用以進行各動力參數(shù)測試。在完成測試后會進行一次全尺寸模型的評審會，從中選出最終的設(shè)計方案，并對其提出一些修改意見。油泥模型師根據(jù)修改意見調(diào)整油泥模型，修改完畢后再次進行評審，并最終確定造型方案，凍結(jié)油泥模型。至此造型階段全部完成，項目進入工程設(shè)計階段。
可以發(fā)現(xiàn)，首先整個設(shè)計過程的絕大部分時間都耗費在了油泥模型的制作與修改。傳統(tǒng)的人工雕刻至少要三個月，即使是銑削機銑削再局部精修也要耗時一個月。再加上反復(fù)評審修改的時間，整個概念設(shè)計階段至少三分之二的時間都花費在了模型制作階段。其次，由于空間限制 導(dǎo)致了參與評審的人數(shù)有限，無法涵蓋所有開發(fā)部門 — 這也會導(dǎo)致某些潛在問題無法及時發(fā)現(xiàn)。
針對這些問題，VR技術(shù)已經(jīng)給出了優(yōu)秀的應(yīng)對。借用VR平臺，設(shè)計師可以1：1放大3D模型，無需制作油模模型，就可以在虛擬空間以實物尺度評審設(shè)計。節(jié)省了制作油泥模型制作成本，大大縮短了項目周期，節(jié)省了項目成本。而且VR平臺無需導(dǎo)出模型數(shù)據(jù)且兼容多種3D軟件，這些都讓VR技術(shù)越來越受到汽車行業(yè)的青睞。
總布置到工程設(shè)計
工程設(shè)計階段的主要任務(wù)就是完成整車各個總成以及零部件的設(shè)計，協(xié)調(diào)總成與整車和總成與總成之間出現(xiàn)的各種矛盾，保證整車性能滿足目標(biāo)大綱要求。它是一個對整車進行細化設(shè)計的過程，各個總成分發(fā)到相關(guān)部門分別進行設(shè)計開發(fā)，各部門按照開發(fā)計劃規(guī)定的時間節(jié)點分批提交零部件的設(shè)計方案。這個階段的設(shè)計主要包括以下幾個方面:
總布置設(shè)計
在前面總布置草圖的基礎(chǔ)上，細化總布置設(shè)計，精確的描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件分配準(zhǔn)確的布置空間，確定各個部件的結(jié)構(gòu)形式、特征參數(shù)、質(zhì)量要求等條件。
車身造型數(shù)據(jù)生成
工程師根據(jù)油泥模型的外形和內(nèi)飾的測量數(shù)據(jù)，使用軟件構(gòu)建汽車的外形和內(nèi)室模型。在車身造型數(shù)據(jù)完成以后，通常要使用這些數(shù)據(jù)來使用代木或者高密度塑料重新制作銑削一個模型，來驗證車身數(shù)據(jù)是否有錯誤。
發(fā)動機工程設(shè)計
新車型的開發(fā)都會選用現(xiàn)有成熟的發(fā)動機動力總成，發(fā)動機部門的主要工作是針對新車型的特點以及要求，對發(fā)動機及附件等進行布置，并進行發(fā)動機匹配，這一過程一直持續(xù)到樣車試驗階段，與底盤工程設(shè)計同步進行。
白車身工程設(shè)計
該階段的主要工作任務(wù)就是確定車身結(jié)構(gòu)方案，對各個組成部分進行詳細設(shè)計，并完成3維數(shù)模構(gòu)建，并進行工藝性分析完成裝配關(guān)系圖及車身焊點圖。
底盤工程設(shè)計
底盤工程設(shè)計的內(nèi)容就是對底盤的4大系統(tǒng)進行詳細的設(shè)計，包括：傳動系統(tǒng)設(shè)計、行駛系統(tǒng)設(shè)計、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計以及制動系統(tǒng)設(shè)計。
內(nèi)、外飾工程設(shè)計
內(nèi)飾件主要設(shè)計包括儀表板、方向盤、座椅、安全帶、安全氣囊、地毯、側(cè)壁內(nèi)飾件、遮陽板、扶手、車內(nèi)后視鏡等。外裝件的主要設(shè)計包括前后保險杠、玻璃、車門防撞裝飾條、進氣格柵、行李架、天窗、后視鏡、車門機構(gòu)及附件以及密封條。
電器工程設(shè)計
電器工程負責(zé)全車的所有電器設(shè)計，包括雨刮系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、各種儀表、整車開關(guān)、前后燈光以及車內(nèi)照明系統(tǒng)。
可以看到，這工程設(shè)計階段的七大步驟涉及到方方面面的學(xué)科，不同的部門，不同的總成系統(tǒng)。互相的設(shè)計之間有緊密的影響，嚴重的會影響整車性能， 導(dǎo)致其他總成系統(tǒng)方案推翻。因而，協(xié)調(diào)總成與整車，總成與總成之間出現(xiàn)的各種矛盾，保證整車性能，促進相關(guān)部門聯(lián)系，并使各部門按照開發(fā)計劃規(guī)定的時間節(jié)點推進方案就顯得越來越重要。
VR虛擬現(xiàn)實與AR增強現(xiàn)實在汽車研發(fā)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用
很多時候，缺的就是VR這樣一個工具性的交流平臺。依靠VR技術(shù)，我們可以搭建一個遠程VR協(xié)作平臺。在這個平臺上，各個項目研發(fā)，生產(chǎn)部門的工程師都可以共同參與項目設(shè)計。在平臺上，可以看到其他部門的設(shè)計參數(shù)，以此為基礎(chǔ)進行自己的系統(tǒng)設(shè)計。如果發(fā)現(xiàn)其他部門的設(shè)計修改對自己產(chǎn)生了影響，兩個部門完全可以在虛擬VR平臺進行實時語音圖像互動。即使身處異地的項目成員也能“面對面”討論項目，大大提高了交流效率，將可能存在的設(shè)計與生產(chǎn)誤差降到了最小。作為一個工具性的平臺，VR技術(shù)無疑會使得工程設(shè)計階段的工作更加順暢。
仿真和試制
樣車的試制由試制部門負責(zé)，根據(jù)工程設(shè)計的數(shù)據(jù)制作各種試驗樣車進行性能試驗和可靠性試驗。主要有試驗場測試、道路測試、風(fēng)洞試驗、碰撞試驗等。試驗場測試是為了測定在不同氣候條件下車輛的行駛性能以及可靠性，為了獲得不同氣候條件下的數(shù)據(jù)需要花費大量的時間成本。道路測試的目的是在于測試不同道路樣車的性能，但是建造不同。風(fēng)洞試驗主要是為了測試空氣動力學(xué)性能，獲取風(fēng)阻系數(shù)。但是風(fēng)洞造價昂貴，國內(nèi)尚沒有專門的汽車風(fēng)洞試驗室。碰撞試驗當(dāng)然是為了測試汽車結(jié)構(gòu)的強度，通過各種傳感器獲得各個部分發(fā)生碰撞時的數(shù)據(jù)，考察碰撞發(fā)生時對車內(nèi)假人造成的傷害情況。所有的測試的時間成本與資金成本都是一筆是一筆不菲的開銷，也因而才有了模擬過程的存在的必要。
VR技術(shù)與模擬數(shù)據(jù)的結(jié)合將會使得分析模擬結(jié)果更加直觀與便捷。比如通過VR系統(tǒng)，我們可以直接把風(fēng)洞實驗的流場數(shù)據(jù)顯示出來，讓工程師更加直觀地進行分析。VR技術(shù)的應(yīng)用無疑會使得工程師的工作更加方便，效率顯著提高。
汽車制造工藝中的應(yīng)用
除了研發(fā)階段， VR技術(shù)在汽車制造工藝中的應(yīng)用也很廣泛。例如，福特汽車的人體工程學(xué)專家就利用全身運動捕捉、3D打印和沉浸式VR技術(shù)，對車輛進行虛擬裝配作業(yè)評估。這不光是為用戶保證了車輛的高品質(zhì)，還提供了用于評估工人裝配流程整體安全性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
人體工程學(xué)專家借助工人手臂、背部、腿部和軀干上安裝的52個運動捕捉標(biāo)記，記錄了捕捉提供了工人在進行作業(yè)時的肢體動作數(shù)據(jù)。從而很好地評估了肌肉的強度和弱點、關(guān)節(jié)扭傷和身體失衡情況。
而3D打印技術(shù)幫助人體工程學(xué)專家在模擬情境下，確定工人手臂在裝配流程中的伸展空間。由于每個人的手臂大小不一，員工可借助3D打印出的模具來測試汽車裝配中的空間大小，從而更好地優(yōu)化生產(chǎn)方案。
沉浸式VR技術(shù)采用了配備23個攝像頭的運動捕捉系統(tǒng)和頭戴顯示器，通過虛擬工作臺評估員工作業(yè)可行性和熟練度。
迄今為止，福特人體工程學(xué)專家已在超過100個新車發(fā)布項目上應(yīng)用了虛擬制造技術(shù)——通過對該項目的大量投資，福特不但降低了工傷率，還解決了生產(chǎn)過程中90%的人體工程學(xué)問題——包括工人走動過度、手臂空間和涉及高難度零件安裝的操作。
VR汽車展示與選車
在汽車展示銷售階段，VR技術(shù)有更加廣闊的空間。奧迪聯(lián)合Oculus推出了一項基于線下PC端的虛擬現(xiàn)實選車服務(wù)。這項服務(wù)使得客戶可以在任意經(jīng)銷店內(nèi)使用VR頭顯瀏覽奧迪旗下所有車型，為用戶帶來逼真的模擬體驗，較以往銷售電腦里的3D選車界面更加真實。
菲亞特-克萊斯勒也發(fā)布了一項PC端看車的新技術(shù)，該技術(shù)設(shè)備設(shè)備裝有多個攝像頭，外加內(nèi)置一系列裝置使之能在每秒進行1500萬次3D測量，結(jié)合它實時監(jiān)測的位置和方向，能夠最終結(jié)合大量數(shù)據(jù)繪制出周圍世界的3D模型。通過該技術(shù)，在設(shè)備中看到一輛和現(xiàn)實中一樣大的虛擬汽車，并且可以和現(xiàn)實中一樣打開關(guān)閉車門，觀看內(nèi)部細節(jié)。
國內(nèi)某汽車VR銷售解決方案提供商自主研發(fā)的一套基于移動+PC雙平臺的汽車行業(yè)VR數(shù)字銷售平臺VR AUTO，則能夠通過移動VR實現(xiàn)銷售場景的無限擴大，讓在家看車、試車，甚至購車成為可能。
VR試駕
最后，VR還可以幫助汽車試駕。在虛擬駕駛的探索上，豐田和Oculus聯(lián)手推出了的虛擬現(xiàn)實駕駛模擬器“TeenDrive 365”。使用者只需要坐在駕駛艙內(nèi)，戴上VR頭盔，即可進入“真實駕駛時刻”。通過對復(fù)雜現(xiàn)實路況的模擬，這套系統(tǒng)可以幫助初學(xué)者安全地鍛煉出一些必要的駕駛技能。為了讓模擬更加逼真，系統(tǒng)甚至還加入了類似的短信和無線電噪聲干擾，以便考驗他們專注駕駛而不分心。在音頻方面，RealSpace 3D音頻可以讓使用者感受到“真實”的聲音方向以及深度。
AR技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用
在談完VR技術(shù)以后我們來看看AR技術(shù)。相比VR技術(shù)，AR技術(shù)的使用場景更加大眾化，所使用硬件的可觸及性也更高。
AR裝配和維修手冊
首先，我們來看看AR技術(shù)如何在維修與裝配方面的應(yīng)用。眾所周知，大型制造業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，需要有大量高專業(yè)技能的工人協(xié)同作業(yè)。由于工程操作繁雜，步驟多，很容易出現(xiàn)遺漏或重復(fù)，造成安全隱患。
AR眼鏡給出的畫面的指導(dǎo)，可以讓工人看到接下來的工作步驟，看到面前設(shè)備或物品的信息，看到工作行動路線。這樣工人可以進行標(biāo)準(zhǔn)化的操作，不僅避免出錯，還提高效率，更能縮短工人培訓(xùn)周期。如果遇到技術(shù)難題，通過AR眼鏡工人可以與專家遠程連線，專家就能以工人的第一視角觀察情況，進而了解問題所在，指導(dǎo)工人如何處理。問題可即時處理，不用專家到現(xiàn)場，節(jié)省時間和花費， 而且讓專家在單位時間內(nèi)可以處理更多問題工作效率可以極大提高。
AR汽車說明書
在面向購車用戶端的AR應(yīng)用也很廣泛。以AR版汽車說明書為例，用AR技術(shù)可以取代紙質(zhì)說明書，通過智能手機屏幕將用戶指南以三維的方式展示出來，不僅能提高用戶的閱讀興趣，更能幫助用戶快速了解和解決問題。
AR版的汽車說明書，可為用戶提供更加直觀的指導(dǎo)與建議，新手們再也不用翻看說明書去查找中控臺某個按鍵的功能了。
AR汽車展示
與VR技術(shù)類似，AR技術(shù)可以更加方便的用于汽車展示。例如，Visionaries 777 通過增強現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建的 Lykan Live Paint 應(yīng)用程序，使得經(jīng)銷商可以僅使用一輛實車展示多種外觀，相比展示多輛汽車或大量圖片的方式，AR技術(shù)以經(jīng)濟高效的方式展示定制效果。
其次， 該應(yīng)用程序還可以幫助潛在買家查看汽車在無限設(shè)計可能性下的視覺效果。用戶在移動設(shè)備以數(shù)字化的形式在車身周圍使用顏料繪制賽車條紋、圖形和徽標(biāo)，創(chuàng)建各種視覺效果，獲以獲得更深入和更難忘的定制體驗。
總結(jié)
在上面我們對比了VR與AR兩種技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用。我們發(fā)現(xiàn)了汽車行業(yè)與它們結(jié)合可以說是天作之合。汽車制造業(yè)為新技術(shù)提供了應(yīng)用與改進的平臺，而新技術(shù)反過來促進了汽車制造業(yè)智能化，精細化，高效化的發(fā)展。當(dāng)然目前而言，這兩種技術(shù)由于成熟度不同，它們的應(yīng)用的范圍與深度也遠遠不同。但是從整個汽車行業(yè)來觀察，VR與AR的應(yīng)用前景是十分令人期待的，它們對產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化與升級是貫穿上下游的，從設(shè)計研發(fā)到生產(chǎn)銷售，它們將重塑汽車產(chǎn)業(yè)的格局。我們相信在不遠的將來，在VR與AR技術(shù)的推動下汽車制造業(yè)也將迎來新一輪發(fā)展契機。
