(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210992540.7 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 安徽宝信 信息科技有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区习友路 3333号中 国 （合肥） 国际智能语音产业 园研发中心 楼309室 (72)发明人 李广垒　王飞　陈祖涛　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 高宁馨 (51)Int.Cl. G09B 5/14(2006.01) G09B 9/00(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06Q 50/20(2012.01) (54)发明名称 基于数字孪生技术的智慧教学方法、 系统及 存储介质 (57)摘要 本发明公开的一种基于数字孪生技术的智 慧教学方法、 系统及存储介质， 包括： 采集实训教 学设备实体数据信息， 根据实体数据信息生成实 训教学设备的点云数据， 通过点 云数据进行三维 重建生成实训教学设备的三维重建模 型； 将实训 教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型， 根据数字孪生体模型构建虚拟交互场景； 目标用 户通过交互终端进行实训学习， 获取目标用户在 实训过程中的操作学习信息， 根据操作学习信息 评价目标用户的实训学习状况； 根据目标用户的 实训学习状况制定适应性实训教学计划， 通过周 期性考核制度对适应性实训教学计划进行更新 修正。 本发明通过数字孪生融合实训教学过程， 提高了实训效率， 同时有效解决培训效率低、 危 险系数高等问题。 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 CN 115064020 A 2022.09.16 CN 115064020 A 1.一种基于数字 孪生技术的智慧教学 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 采集实训教学设备实体数据信 息， 根据所述实体数据信 息生成实训教学设备的点云数 据， 通过所述点云数据进行三维重建生成实训教学设备的三维重建模型； 根据所述实训教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型， 根据数字孪生体模型构 建虚拟交 互场景； 目标用户通过交互终端进行实训学习， 获取目标用户在实训过程中的操作学习信息， 根据所述操作学习信息 评价目标用户的实训学习状况； 根据目标用户的实训学习状况制定适应性实训教学计划， 同时， 通过周期性考核制度 对适应性实训教学计划进行 更新修正。 2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法， 其特征在于， 根据 所 述实训教学设备的三维重建模型建立数字 孪生体模型， 具体为： 通过机器视觉设备获取实训教学设备的多角度图像信 息， 根据所述多角度图像信 息获 取点云数据， 对点云数据进行 预处理， 获取实训教学设备的实体尺寸信息及装配信息； 通过点云数据进行三维重建， 根据 所述实体尺寸信 息及装配信 息将点云数据进行配准 及连接， 生成实训教学设备的三维重建模型； 将实训教育设备的实体材料属性、 机电对象属性及运动约束条件赋予所述三维重建模 型， 构建实训教学设备的数字 孪生体模型； 判断实训教学设备的数字孪生体模型与实训教学设备实体的运动匹配度是否处于预 设运动匹配度阈值范围内； 若不处于， 则证明实训教学设备实体的运动与数字孪生体模型存在不匹配现象， 则对 数字孪生体模型进行优化。 3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法， 其特征在于， 所述的 目标用户通过交 互终端进行实训学习， 具体为： 通过通讯接口建立数字孪生体模型与实训教学设备实体的连接及映射关系， 实现数字 孪生体模型的数据传输； 通过实训教学设备的数字孪生体模型构建虚拟交互场景， 并在所述虚拟交互场景中预 设相关实训的教学视频进行目标用户的操作引导； 当目标用户的操作步骤与教学视频中的操作步骤存在偏差时， 则将该操作步骤进行标 记， 并生成预警信息； 同时根据 数字孪生体模型的操作进行生成相应的运动变量， 通过实训教学设备中各组 件的运动联系及运动约束生成运动极值， 当所述运动变量大于所述运动极值时， 则生成预 警信息。 4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法， 其特征在于， 获取目 标用户在实训过程中的操作学习信息， 根据所述操作学习信息评价目标用户的实训学习状 况， 具体为： 获取目标用户的基础数据， 在日常教学实训过程中获取目标用户的操作学习信息， 根 据所述操作学习信息获取目标用户完成整 套实训操作的时间信息； 根据所述 时间信息获取目标用户在教学实训过程中的平均熟练度， 并将所述平均 熟练 度作为熟练度基准， 获取目标用户在实训操作中熟练度低于熟练度基准的操作步骤；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115064020 A 2通过目标用户完成整套实训操作的时间信 息、 熟练度低于熟练度基准的操作步骤数量 及所述操作步骤占所述时间信息的比例结合目标用户的基础身份数据评估目标用户实训 学习状况； 预设实训学习状况评价体系获取目标用户的实训学习状况得分， 根据目标用户实训学 习状况得分生成目标用户的平时成绩； 同时， 根据目标用户当前实训操作中的平均熟练度及熟练度低于熟练度基准的操作步 骤进行目标用户考核成绩的预测， 并将预测考核成绩按照预设方式向目标用户发送。 5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法， 其特征在于， 根据目 标用户的实训学习状况制定适应性实训教学计划， 具体为： 获取实训教学设备的操作步骤及目标用户的实训学习状况， 将 获取的数据进行预处理 后将操作步骤的对应字符进行向量 化表示； 根据所述目标用户实训学习状况中获取各操作步骤出现预警信息情况或判定为熟练 度低于熟练度基准情况的次数信息， 并根据所述次数信息生成各操作步骤的注意力得分； 通过所述注意力得分生成目标用户实训学习状况中各操作步骤的基于注意力机制的 向量化表示； 构建实训教学计划推荐模型， 并进行初始化训练， 将目标用户实训学习状况中各操作 步骤的基于注意力机制的向量化表示输入所述教学计划推荐模型， 生成适应性实训教学计 划。 6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法， 其特征在于， 还包 括： 将历史实训用户的基础数据结合实训学习状况及对应实训教学计划存入预设教学计 划数据库； 根据目标用户的当前实训操作中的实训学习状况提取实训学习特征， 根据实训学习特 征获取相似度符合预设相似度阈值范围的历史实训用户数据； 获取历史实训用户数据的实训教学计划， 并按照所述相似度大小进行倒序排序， 获取 相似度最高的实训教学计划作为目标用户的当前 预设时间段内的实训教学计划； 将所述当前预设时间段内的实训教学计划通过预设方式发送至目标用户， 获取目标用 户通过自身学习情况对实训教学计划的反馈信息， 根据反馈信息评估目标用户对实训教学 计划的适应度； 当所述适应度小于预设适应度阈值， 则根据相似度排序获取相似度次高的实训教学计 划替换当前 预设时间段内的实训教学计划。 7.一种基于数字孪生技术的智慧教学系统， 其特征在于， 该系统包括： 存储器、 处理器， 所述存储器中包括一种基于数字孪生技术的智慧教学方法程序， 所述一种基于数字孪生技 术的智慧教学 方法程序被所述处 理器执行时实现如下步骤： 采集实训教学设备实体数据信 息， 根据所述实体数据信 息生成实训教学设备的点云数 据， 通过所述点云数据进行三维重建生成实训教学设备的三维重建模型； 根据所述实训教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型， 根据数字孪生体模型构 建虚拟交 互场景； 目标用户通过交互终端进行实训学习， 获取目标用户在实训过程中的操作学习信息，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115064020 A 3