Программное обеспечение, позволяющее управлять роботами в виртуальной реальности

Дополненная реальность вернёт людям работу, отобранную автоматизацией

Автор: Амитт Махаян (Amitt Mahajan), управляющий партнёр фонда Presence Capital

Дополненная реальность может помочь людям, потерявшим работу из-за развития автоматизации. Предоставляя работнику информацию точно и вовремя, она позволяет выполнять множество задач, в которых у него нет опыта. Эта даёт трудящимся шанс плавно переходить от одной деятельности к другой с поддержанием стабильного дохода.

Благодаря сочетанию робототехники и искусственного интеллекта, огромное количество рабочих мест может вскоре исчезнуть.

В недавнем отчёте McKinsey говорится, что автоматизация может сократить до 45% всех рабочих мест в Соединённых Штатах, что, в свою очередь может привести к урезанию годового фонда заработной платы на $2 триллиона.

Обратите внимание

Только автономные автоперевозки имеют потенциал автоматизации на 3,5 миллиона рабочих мест среди водителей.

Однако дополненная реальность (ДР) может стать инструментом, который задержит эту участь, делая более важной роль трудящихся в мире после автоматизации, создавая возможности для дальнейшего трудоустройства при более разнообразном выборе специальностей.

В вариантах, когда тренинг или обучение в техникуме могут занять слишком много времени или окажутся экономически неосуществимыми, для вынужденной смены карьеры ДР может помочь людям выполнять незнакомые и сложные задачи.

В глобальных масштабах это может привести к редислокации рабочей силы и немедленному возвращению людей к работе.

Уже есть приложения, которые позволяют пользователям гарнитур дополненной реальности (например, Microsoft HoloLens) или планшетных компьютеров видеть техническую информацию и инструкции, наложенные на реальный мир.

Эта информация облекается в пиктограмму ключа или руки, которые предлагают пользователю выполнить физическое действие, такое как ослабление болта с помощью гаечного ключа или удаление детали.

Благодаря сложному программному обеспечению компьютерного зрения эти виртуальные объекты будут отображаться непосредственно на реальном объекте в физическом мире.

Работник будущего сможет надевать свою гарнитуру дополненной реальности и, подобно таксисту на машине таксопарка, получать запросы на работу — физическое выполнение технических операций.

Важно

Например, пользователю может быть предложено заменить жидкость  автомобильном двигателе: над крышкой, которую необходимо открутить, появляется цифровой ключ, может появиться ёмкость с маслом, показывающая как заполнить бак, и так далее вплоть до выполнения задачи.

В этом случае сотруднику не нужно будет полностью понимать технические детали операции. Компьютер обеспечивает знание в режиме реального времени и в поле зрения, так что руки освобождаются, чтобы тут же делать работу.

Кроме того, это знание, предоставляемое нужном месте в нужное время, приносит пользу работнику, позволяя переключатся между разными областями и увеличивая шансы на трудоустройство: в один день он ремонтирует машину, а на следующий становится водопроводчиком. С новой технологией человек может приобрести практические навыки на работе, получая за неё деньги, вместо того чтобы тратить эти деньги и время на дополнительное образование, которое, к тому же, не всегда находит практическое применение.

Наконец, ДР имеет массу преимуществ для опытных работников. Технология усиливает их способности, помогая быстрее выполнять задания или решать более сложные вопросы, потенциально увеличивая заработок.

Дополненная реальность также позволяет специалистам дольше оставаться в строю. Она может использовать ветеранов и экспертов организации для консультирования полевого персонала.

Уже есть приложения, облегчающие удалённым работникам в области ИТ инструктирование технических специалистов прямо в поле их зрения на местах деятельности.

Эта технология уже существует и развёртывается в реальных сценариях. К примеру, Scope AR (портфельная компания фонда Presence Capital, в котором работает автор статьи — прим. ред.) работает с Lockheed Martin, Toyota и Procter & Gamble, предоставляя решения по техническому обслуживанию с дополненной реальностью для их сотрудников и заказчиков.

DAQRI разрабатывает комбинированное аппаратное и программное решение, упрощающее развёртывание технологии для промышленных предприятий.

Совет

Такие фирмы ориентированы на создание платформ, упрощающих компаниям преобразование двухмерных бумажных схем и руководств, которые они предоставляют своим техническим специалистам, в интерактивные 3D-инструкции, которые могут помочь неподготовленному пользователю выполнять сложные технические задачи.

При всех технических достижениях в сфере дополненной реальности, у вас может появиться вопрос: почему она так важна и почему ей стоит уделять больше внимания в контексте рабочей силы? Я бы сказал, что её основное достоинство в том, что знания больше не являются ограничивающим фактором для возможности выполнять работу.

Знания теперь могут поступать из заранее подготовленного модуля инструкций, от искусственного интеллекта или другого, более опытного коллеги. В результате локальный рабочий становится способом применения этого цифрового знания к реальному миру, действуя как физическая пара рук для цифровых инструкций.

Рабочий в шлеме DAQRI

Информация, добываемая с помощью дополненной реальности, также имеет свойство немедленно адаптироваться к меняющимся условиям, в отличие от традиционного знания.

Например, если на рынке произошёл переход от бензиновых автомобилей к электромобилям, механики смогут адаптировать свои физические навыки к новому типу транспортных средств прямо во время работы. При традиционном обучении необходимо будет разработать новый набор учебных материалов и учебную программу.

Учителя также должны быть обучены. ДР обходит все эти проблемы и предоставляет работнику самую свежую информацию о задаче.

Хотя ДР не является панацеей от безработицы, она может облегчить переходный период потерявшим места работникам. Конечно, в долгосрочной перспективе даже эти виды деятельности могут быть автоматизированы специальными роботами.

Однако такой уровень автоматизации может занять десятилетия или так и не стать экономически жизнеспособным. В то же время дополненная реальность может обеспечить трудящемуся возможность оставаться продуктивным и ценным для общества.

Источник: https://holographica.space/articles/augmented-reality-vs-automation-9316

Виртуальная реальность упростит обучение и программирование роботов

219 Design

Американская компания 219 Design создала прототип VR-системы телеуправления для манипулятора, которая также позволяет программировать действия робота. О разработке сообщает Motherboard.

Телеуправляемые устройства применяются достаточно давно и для различных сфер. Робот-хирург Da Vinci, например, представляет собой телеуправляемый манипулятор, почти всеми действиями которого во время операции руководит человек.

Кроме медицины, телеуправляемые устройства используются и военными — первые испытания советского телетанка начались еще в 30-х годах XX века.

Обратите внимание

 Основная проблема телеуправляемых устройств, как правило, заключается в том, что в них используются специальные контроллеры и органы управления, с которыми не может эффективно работать неподготовленный человек.

Для того чтобы повысить точность и интуитивность телеуправления, могут создаваться сложные системы, включая практически полное дублирование самого робота, — например, подобную систему телеуправления на гидравлике недавно представили разработчики из Disney Research.

Разработанная в 219 Design новая VR-среда для управления манипулятором позволяет использовать для телеуправления очки виртуальной реальности и 3D-модель управляемого устройства. В демонстрационном видео разработчики использовали HTC Vive для управления работающим прототипом небольшого 3D-печатного манипулятора.

Оператор работает в VR-среде с увеличенной копией манипулятора, просто «перетаскивая» роборуку в нужное положение и управляя захватом, а физический манипулятор в реальном мире повторяет все движения виртуальной копии. Такой подход позволяет пользоваться системой даже человеку, не имеющему опыта телеуправления.

Кроме режима телеуправления, инженеры 219 Design также реализовали режим обучения, в котором движениями робота управляет человек, а система все записывает и может впоследствии самостоятельно повторить те же действия без вмешательства оператора.

Это позволяет быстро перенастроить робота на новую задачу, при этом оператор может не обладать навыками кодирования, а использование VR-среды позволяет провести процедуру перенастройки удаленно и без физического наличия самого манипулятора.

Подобные системы интуитивного обучения используют производители многих современных промышленных роботов, это позволяет ускорить процесс перенастройки робота на производственной линии. Также система интуитивного обучения поддерживается некоторыми потребительскими роботами — например, именно с помощью режима обучения шведский изобретатель Симона Йетч создала свою «завтрачную машину». 

Источник: https://nplus1.ru/news/2016/08/30/vr-control

Виртуальная реальность в промышленности

Рис. 1. Погружение в виртуальную реальность

Этот год стал годом виртуальной реальности в России: о ней все говорят, ее активно изучают и пытаются применять на практике.

Виртуальная реальность — это технология, которая позволяет пользователю погрузиться в искусственный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами (рис. 1).

По большому счету, это новое поколение человеко-машинного интерфейса, которое используется наиболее эффективно при работе с трехмерной информацией. При этом зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.

Важно

Характерными признаками виртуальной реальности являются моделирование в режиме реального времени, имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма, а также возможность воздействовать на окружающую среду и иметь при этом обратную связь.

В последние годы прогресс в области управления жизненным циклом изделия был обусловлен не только быстрым развитием программных средств автоматизированного проектирования (технологии CAD/CAM/CAE/PDM/PLM), но и широким внедрением специализированных средств визуализации для коллективной работы.

Как известно, около 80% информации человек воспринимает визуально. Функциональность индивидуальных средств визуализации — мониторов — оказывается ограниченной в случаях, когда речь идет о визуализации для коллективной работы.

Как показывает практика, для подобных задач наилучшим образом подходят системы с «эффектом погружения», где изображение воспроизводится максимально реалистично, в 3D, на большом экране в масштабе 1:1, что позволяет работать с виртуальными 3D-моделями, практически аналогичными 3D-моделям, напечатанным на 3D-принтере.

Система визуализации с генератором изображения, соответствующим программным обеспечением, системами коммутации, управления и звука, а также с устройствами интерактивного взаимодействия и обратной связи, составляют комплексное решение — центр виртуального макетирования и прототипирования.

В подобном центре решается задача виртуального прототипирования/макетирования самого изделия, процесса его производства или процесса эксплуатации.

Основные преимущества центр виртуального прототипирования дает головной проектной организации, отвечающей за увязку и координацию большого количества разнородных данных от собственных и сторонних разработчиков и подрядчиков. Т. е.

данный центр требуется в первую очередь генеральному конструктору (руководителю программы) головного предприятия.

Совет

По аналогии с существовавшими во времена СССР вычислительными центрами, в центр визуализации имеют доступ все заинтересованные подразделения организации (не только подразделения, вовлеченные в процесс PLM, но также коммерческие и маркетинговые подразделения), при этом специалисты центра помогают решать и прикладные задачи по виртуальному прототипированию и визуализации.

Для погружения в виртуальную реальность используются различные технические средства: от самых простых шлемов виртуальной реальности до сложных VR-систем вроде комнаты виртуальной реальности (CAVE).

Они позволяют человеку ощутить себя присутствующим в другом мире или реалистично увидеть перед собой прототип чего-либо, существующего пока только в чертежах.

В качестве примера рассмотрим четыре типа систем виртуальной реальности от компании VE Group: VE HMD, VE CADWall, VE CAVE и VE Panorama.

VE HMD — это полноценное решение на базе шлема виртуальной реальности, предоставляющее необходимые инструменты для создания и работы с интерактивной виртуальной средой. Как правило, используется для обучения персонала, поведенческих исследований, визуализации дизайна и архитектурных решений.

Читайте также:  Программная реализация моделей нечеткой логики, нейросетевых и гибридных

VE CADWall — проекционная стереоскопическая система виртуальной реальности с одним широким экраном, размер которого может достигать 10 и более метров, а разрешение — нескольких миллионов пикселей; обеспечивает достаточный уровень погружения и интерактивности для коллективной работы группы экспертов из различных областей знаний.

VE CAVE — комната виртуальной реальности — представляет собой многогранную (от трех до шести экранов) проекционную систему 3D-визуализации, которая позволяет одновременно нескольким пользователям совместно манипулировать сложными 3D-моделями в масштабе 1:1 и обеспечивает наибольший эффект погружения, доступный на данный момент времени.

VE Panorama — панорамная система визуализации, имеющая цилиндрический экран (до 180 градусов) и разрешение в несколько миллионов пикселей, что обеспечивает достаточный уровень погружения и интерактивности для коллективной работы группы экспертов из различных областей знаний, а также впечатляющие презентации.

Области применения центров виртуального прототипирования

Как правило, центр виртуального прототипирования используется для принятия решений специалистами из разных областей знания в процессе коллективного обсуждения сложных изделий и технологий. Более детально области применения описаны ниже.

Виртуальное прототипирование и макетирование

Основной областью применения центра виртуального макетирования и прототипирования является поддержка принятия решений главного конструктора большой программы при взаимодействии с собственными подразделениями, субподрядчиками и заказчиками. Использование виртуальных макетов позволяет сделать это быстро и эффективно на любой стадии проекта.

Ключевым элементом для виртуального макетирования является стереоскопическая визуализация, позволяющая воспринимать компьютерную модель максимально реалистичным и интуитивно понятным образом.

Кроме того, виртуальные макеты дают возможность существенно сократить стадию создания реальных макетов, поскольку большинство моментов отрабатывается на компьютерной модели.

Кроме создания непосредственно виртуального макета изделия, можно моделировать технологию производства, а также его эксплуатацию и ремонт.

Результатом моделирования производства является возможность оптимизации всех технологических процессов, что в итоге существенно влияет на эффективность производства, а виртуальное моделирование эксплуатации и ремонта изделий позволяет отработать ремонтопригодность изделий и снизить издержки в процессе эксплуатации.

Маркетинг и продажи

Немаловажно правильно представить интеллектуальную собственность потенциальному покупателю еще до материальной реализации изделия.

Для высокотехнологичных сложных изделий представление заказчику — непростая задача, поскольку зачастую это приходится делать до того, как само изделие готово; потенциальный заказчик часто не является высококвалифицированным техническим специалистом, и ему бывает затруднительно объяснить многие технические детали; также покупатель предъявляет индивидуальные требования к изделию, и конструктивные изменения необходимо вносить в режиме реального времени.

Совещания и удаленная работа

Рис. 2. Использование виртуального прототипирования в проекте

Современные средства связи позволяют удаленно обмениваться информацией различных типов, например компьютерными моделями или изображениями с экранов компьютеров, устраивать видеоконференцсвязь (ВКС) и т. д.

Система визуализации позволяет эффективно проводить совещания (локально и удаленно), отображая все источники информации на одном экране в многооконном режиме.

Примером удаленной работы может быть взаимо­действие с партнерами и подрядчиками, работающими в рамках одного проекта.

Промышленные компании сейчас активно расширяют штат программистов, так как практически все современные изделия становятся мехатронными.

Обратите внимание

При разработке программного обеспечения активно используется подход Agile (гибкое проектирование).

Системы виртуальной реальности и виртуального прототипирования активно используются для совместной работы команды программистов проекта и инженеров, разрабатывающих аппаратную часть (рис. 2).

Задачи центра виртуального прототипирования

Для коммерческой службы технологии виртуальной реальности предоставляют возможность проводить VIP-презентации с WOW-эффектом для заказчиков и лиц, принимающих решения, но не имеющих технической компетенции для чтения «чертежей».

В свою очередь, для маркетинга и PR это инструмент позиционирования компании как инновационной, не уступающей зарубежным конкурентам и имеющей инструментарий мирового уровня.

Однако главное предназначение центра виртуального прототипирования — обеспечить эффективное принятие решений главного конструктора при общении с собственными подразделениями, смежниками и заказчиками для оптимизации жизненного цикла продукта и повышения эффективности производства. Рассмотрим основные этапы жизненного цикла продукта и роли виртуального прототипирования в нем.

Рис. 3. Работа с цифровым макетом

Предварительное проектирование

  1. Виртуальное прототипирование изделия, процесса производства, процесса эксплуатации (максимально реалистичная работа с цифровым макетом, отказ от физических макетов на ранней стадии разработки), рис. 3.
  2. Обсуждение компоновки с заказчиками, субподрядчиками и т. д.

    (вовлечение заказчика в постановку и корректировку ТТХ).

  3. Анализ ремонтопригодности (сборки, разборки).
  4. Виртуальный анализ эргономики в реальном времени (нет необходимости делать натурные макеты).
  5. Визуальные коммуникации с субподрядчиками, заказчиками и т. д.

  6. VIP-презентации для потенциальных заказчиков и клиентов.

Планирование производства

  1. Максимально реалистичное представление данных и их увязка (разработчики, технологи, субподрядчики, заказчики).

  2. Быстрые симуляторы отработки ручных процессов (симулятор сварки, заклепки, покраски и т. д.).
  3. Визуальные коммуникации по общей компоновке процесса производства.

  4. Быстрое прототипирование ручных операций и создание обучающих видеороликов (в 10 раз быстрее ручного процесса).

Эксплуатация

  1. Повышение эксплуатационных характеристик за счет прототипирования (симуляции) работы изделия в различных контекстах эксплуатации.
  2. Обучение сложным процессам эксплуатации (процедурные тренажеры).
  3. Обучающие видеоролики работы экспертов в реальном времени (в 10 раз быстрее ручной разработки).

Применение технологий виртуальной реальности

Рис. 4. Система виртуальной реальности VE CADWall для АО «Росатом»

В качестве реализованных примеров применения технологий виртуальной реальности в России можно привести АО «Росатом».

Для эффективного строительства энерго­блоков атомной электростанции им необходим был инструмент, который позволил бы оптимизировать процесс строительства: проводить детальное моделирование плана производства работ, менять последовательность действий в зависимости от графика поставок подрядчиков и субподрядчиков и минимизировать риски и последствия задержек. Таким инструментом стала система виртуальной реальности типа VE CADWall, состоящая из большого плоского экрана и нескольких проекторов, выводящих бесшовное изображение в 3D-формате в масштабе 1:1 (рис. 4). Система интерактивного взаимодействия обеспечивает отслеживание перемещения человека перед виртуальной сценой, а костюм и перчатки виртуальной реальности позволяют ему взаимодействовать с виртуальными объектами: отрабатывать процессы сборки, обеспечения увязки, собираемости и взаимозаменяемости деталей. Кроме того, в VR-систему была интегрирована система ВКС для проведения конференций и совещаний в штабе строительства. На данный момент система используется Росатомом для обслуживания и контроля процесса строительства АЭС, а также для обучения персонала и презентаций.

Рис. 5. Центр виртуальных исследований ОАО «ЦТСС»

Еще один пример — первый центр виртуальной реальности в области отечественного судостроения, появившийся в 2014 г. в компании ОАО «ЦТСС».

Вот уже на протяжении трех лет он позволяет решать такие задачи, как: проектирование и верификация рабочих технологий в процессе создания изделий; анализ возможности выполнения работ в судовых/корабельных помещениях с высокой степенью затесненности; отработка технологий монтажа/демонтажа оборудования в судовых/корабельных помещениях с использованием электронных манекенов; анализ оптимальности размещения трубопроводов, элементов систем вентиляции и оборудования в судовых/корабельных помещениях; наглядное представление заказчикам результатов работ (в том числе планировочных и компоновочных решений судостроительных производств); «виртуальные прогулки» по моделям изделий, объектов и производств; оказание инжиниринговых услуг сторонним предприятиям и организациям по анализу на технологичность изделий и выполнению комплекса расчетов. Центр виртуальной реальности представляет собой CAVE («комнату виртуальной реальности»), состоящий из четырех экранов и проекторов обратной проекции, системы интерактивного взаимодействия, отслеживающей положение человека в виртуальном пространстве, устройства обратной тактильной связи, которое позволяет осязательно взаимодействовать с виртуальной средой (что важно при проведении обслуживающих работ и оценки эргономики), а также включает в себя костюм и перчатки виртуальной реальности (рис. 5). В перспективе в рамках Центра виртуальных исследований ОАО «ЦТСС» возможно выполнение коллективных работ специалистов различных предприятий и организаций над одним проектом, а также дистанционного обучения специалистов отрасли и профильных высших учебных заведений.

Заключение

За последние годы центры и лаборатории виртуального прототипирования были внедрены во всех крупных автомобилестроительных и авиакосмических компаниях мира, а также в тех, которые занимаются созданием сложных изделий, таких как корабли, электростанции, буровые платформы и т. д.

Центры виртуального прототипирования различной компоновки есть у следующих компаний: NASA, Boeing, Northrop Grumman Corp., United Technologies Corporation, Lockheed Martin Corp.

, Airbus/EADS, Embraer, BAE Systems, Thales, Dassault Aviasion, AVIC1 (Китай), AVIC2 (Китай), «Автоваз», Ford, GM, Great Wall, Groupe PSA, AREVA, CEA (французское агентство по ядерной энергетике), EDF, BP, Роснефть, «Лукойл», Chevron, Total и др.

Это обусловлено экономической эффективностью использования данных центров в головных конструкторских бюро крупных холдингов. Использование лабораторий виртуального прототипирования позволяет решать следующие задачи:

  • снизить срок разработки изделия (по различным оценкам, от 15 до 30%);
  • снизить количество ошибок при разработке как внутри фирмы, так и среди субподрядчиков;
  • повысить качество изделия за счет более качественной проработки эргономики, ремонтных и эксплуатационных характеристик;
  • повысить удовлетворенность клиента изделием за счет вовлечения его в процесс компоновки;
  • снизить ремонтные и эксплуатационные издержки за счет проработки и прототипирования не только самого изделия, но и процессов его производства и последующей эксплуатации.

Финансовые аспекты эксплуатации центра виртуального прототипирования

Если взять центр виртуального прототипирования, который был построен для программы F35. Ship/Air Integration Lab (SAIL) с использованием программных платформ САПР Catia, Delmia, то, по данным компании Lockheed Martin Corporation, затраты составили порядка $6,7 млн, а отдача — порядка $75–100 млн, т. е. эффективность инвестиций получилась 1 к 13–15.

Данные цифры эффективности инвестиций в центры виртуального прототипирования коррелируют с данными по автомобильной и нефтегазовой отраслям.

При этом компания Lockheed Martin Corporation использовала параметр X — это приблизительная оценка стоимости исправления ошибки проектирования изделия или корректировки технологии производства изделия на различных этапах разработки.

Важно

Соответственно, если ошибка не замечена сразу и не исправлена в первый год, то стоимость такой корректировки возрастет через год проекта в 2–5 раз, а через 5 лет — в 10 раз.

По мнению экспертов компании Lockheed Martin Corporation, это позволило правильнее скомпоновать и проработать программу на ранних стадиях, избежав большого количества корректировок и исправлений на завершающих стадиях программы.

Источник: https://controlengrussia.com/perspektiva/virtual_reality/

ПроеКТОриЯ — Твоя профессиональная траектория

Виртуальная реальность — идеальная обучающая среда. Восприятие виртуальной модели с высокой степенью достоверности позволяет качественно и быстро готовить специалистов в различных областях: авиация, управление технологическими процессами, медицина, дистанционное управление техническими средствами и т.д.

Образование с использованием виртуальной реальности, позволяет наглядно вести лекции и семинары, проводить тренинги, показывать обучающимся все аспекты реального объекта или процесса, что в целом дает колоссальный эффект, улучшает качество и скорость образовательных процессов, и уменьшает их стоимость.

Технологии виртуальной реальности позволяют в полной мере использовать следующий принцип: человек получает 80% информации из окружающего мира с помощью зрения, при этом люди запоминают 20 % того, что они видят, 40 % того, что они видят и слышат и 70 % того, что они видят, слышат и делают.

В целом, возможности технологий виртуальной реальности для обучения и исследований имеют чрезвычайно высокий потенциал применения.

На основе показанной нами технологии нужно придумать в каких сферах обучения специалистов можно использовать данное решение, чем и как его можно дополнить и улучшить.

Выбрать отдельную отрасль, в которой можно использовать тренажер виртуальной реальности с возможностью физического перемещения пользователя в пространстве, и дать схематичное описание этого обучения с примерами.

Совет

Назвать преимущества данного обучения над обычным обучением без использования виртуальной реальности.

В качестве решения необходимо перечислить минимум три отрасли, в которых можно использовать похожую технологию. Указать, что можно добавить трекинг рук, пальцев на руках и ног. Также выбрать отдельную отрасль промышленности и дать развернутый ответ, как можно использовать тренажер в виртуальной реальности с возможностью перемещения:

  • выделить возможность коллективных тренировок,
  • привести наглядный пример, как обучаемый будет выполнять упражнение на данном тренажере,
  • перечислить основные преимущества над классическими вариантами обучения.

Требования

  • обучаемый должен взаимодействовать с виртуальными объектами,
  • обучаемый должен взаимодействовать с физическими объектами,
  • продумать технику безопасности при обучении (защита от столкновений с объектами).

Система не должна использовать внешних камер и датчиков, быть максимально мобильной и энергонезависимой.

Источник: https://proektoria.online/projects/reshenie-dlya-trenirovochnyx-i-obuchayushhix-programm-v-virtualnoj-realnosti

Разработка программ для систем виртуальной реальности

  • Сервисы
  • Почему Simmakers?
  • Примеры
  • Технологии
  • FAQ

Применение систем виртуальной реальности   Виртуальная реальность (ВР) – это мощное средство для создания захватывающих ощущений и интерактивных проекций в виртуальном трехмерном пространстве.

Вовлекая различные виды рецепторов (зрительные, слуховые, осязательные и даже обонятельные), решения в области виртуальной реальности дают пользователю более полное представление об окружающем мире и обеспечивают высокую степень его вовлеченности в этот мир.   Помимо индустрии игр и развлечений, системы виртуальной реальности все больше проникают в сферу бизнеса.

В настоящее время они широко применяются для решения широкого спектра практических задач, включая моделирование ведения хирургических операций, разработку прототипов автомобилей, техническое обслуживание и установку оборудования, оптимизацию логистических операций, визуализацию бизнес-данных, проведение военных учений, обучение пилотов и т.д.

Замещение физических объектов цифровыми моделями позволяет организациям значительно сократить временные и денежные затраты.  

Сервисы Simmakers в области виртуальной реальности

  Специализируясь на разработке и внедрении сложных программных систем с 3D-графикой более 10 лет, компания Simmakers готова удовлетворить самые требовательные запросы в области программных решений для виртуальной реальности. Мы предлагаем следующие сервисы:

  • Разработка программного обеспечения для систем виртуальной реальности
  • Проектирование архитектуры ПО для систем виртуальной реальности
  • Прототипирование ПО для систем виртуальной реальности
  • Разработка приложений для систем виртуальной реальности
  • Разработка и внедрение 3D-движков для моделирования
  • Разработка программных алгоритмов
  • Низкоуровневая оптимизация вычислений
  • Портирование ПО для систем виртуальной реальности на различные платформы
  • Распараллеливание вычислений под GPU.

 
Ваши основные выгоды:   Обратившись в компанию Simmakers с проектом по разработке ПО для системы виртуальной реальности, вы получите компетентное решение, разработанное специалистами с высокой квалификацией в области компьютерной графики, информационных технологий и прикладной математики. Ваши основные выгоды от работы с Simmakers:

  • Высокое качество программного кода
  • Консультации профессионалов на всех стадиях сотрудничества
  • Многопрофильная группа квалифицированных специалистов
  • Техническая поддержка разработанного программного обеспечения в системе виртуальной реальности
  • Проекты, выполненные в срок.

Компания Simmakers – резидент инновационного центра «Сколково» (также известного как «российская Кремниевая долина»), который является местом сосредоточения высокотехнологичных компаний, ориентированных на разработку и внедрение новейших технологий. Мы также сотрудничаем с ведущими мировыми исследовательскими центрами – Массачусетским технологическим институтом (MIT) и Калифорнийским Университетом в Лос-Анджелесе (UCLA).

 

Почему клиенты выбирают Simmakers

 
Оптимальное сочетание кадровых ресурсов, процессов и технологий позволяет компании Simmakers успешно помогать клиентам в решении даже самых сложных задач. Воспользуйтесь нашими конкурентными преимуществами:

  • Сотрудничество с Nvidia. Сотрудничество с корпорацией Nvidia, крупнейшим в мире производителем видеокарт и GPU, помогает нам внедрять передовой опыт и лучшие практики в области компьютерного моделирования и визуализации в решениях для своих клиентов.
    • Команда талантливых разработчиков. Люди – это основа компании Simmakers. Прошедшие строгий отбор специалисты в Simmakers – это талантливые, увлеченные прикладными науками и разработкой программного обеспечения люди, которые достигли определенных успехов в предметных областях на международном уровне.
    • Глубокие знания в области технологий. ИТ-специалисты компании Simmakers обладают знаниями в области многочисленных программных средств и технологий, которые необходимы для разработки программного обеспечения, используемого в системах виртуальной реальности, и, следовательно, способны разработать оптимальное решение для конкретных требований.
    • Обширный опыт. Более чем за 10 лет компанией Simmakers реализовано порядка 10 сложных проектов по визуализации для клиентов из различных отраслей: здравоохранения, нефтегазовой отрасли, экологии, строительства, металлургии, и других.
    • Клиентоориентированный подход. Мы относимся с должным вниманием к каждому заказчику и его пожеланиям. Создание доверительных и взаимовыгодных отношений с клиентами помогает нам достигать высокой эффективности в реализации проектов.
    • Опытное руководство. Компанией Simmakers управляют преданные своему делу профессионалы с успешным опытом в области прикладных научных исследований, разработки программного обеспечения, включая CAD/CAM/CAE-системы, и управления проектами.

    Примеры

    Ниже представлено несколько наших проектов.
     

    QCAD

    Технологии

    Если вы ищете компанию с экспертизой как в низкоуровневневом, так и высокоуровневом программировании, обращайтесь в Simmakers. Владея различными технологиями, в том числе узкоспециализированными, и языками программирования на профессиональном уровне, наши ИТ-специалисты помогут вам успешно реализовать проект в области виртуальной реальности.  

    Воспользуйтесь нашим практическим опытом в следующих областях:

    Языки программирования: Технологии:
    • C++ (legacy/boost)
    • C++ 11/14
    • C# .NET 2.0+
    • C++/C CUDA
    • C++/C OpenCL
    • Cg Shading Language
    • Open Shading Language (OSL)
    • OpenGL Shading Language (GLSL)
    • DirectX Shading Language (HLSL)
    • Java
    • OpenGL modern
    • CUDA  (including PTX)
    • DirectX
    • OpenCL
    • Processing (Java)
    • Qt 3D
    • WPF (.NET C#)
    • OpenGL ES (mobile)
    Графические библиотеки и фреймворки: Операционные системы:
    • OpenCV
    • OptiX
    • OpenCascade API
    • VTK
    • OpenTK
    • Havok
    • Unity
    • UDK
    • Crysis
    • Source
    • Windows
    • Linux
    • Mac OS
    • Mobile (iOS, Android, Windows Phone)
    • Xbox One
    • Orbis

    Часто задаваемые вопросы

    В: Что такое виртуальная реальность?
    О: Любая система виртуальной реальности представляет собой, по сути, сочетание аппаратных средств и программного обеспечения, которые позволяет пользователям «окунуться» в трехмерное пространство, перемещаться в нем и производить виртуальные действия. Благодаря задействованию в данном процессе различных типов чувств (зрительных, слуховых, осязательных), виртуальная среда дает пользователю более полное представление об окружающем мире и обеспечивает более высокую степень его вовлеченности и присутствия в нем.

    В: Каковы области применения виртуальной реальности?
    О: Виртуальная реальность становится основной составляющей многих бизнес-процессов компании.

    Приложения виртуальной реальности применяются в следующих областях: архитектура, строительство, образование, электроника, машиностроение, индустрия развлечений, эксплуатация оборудования, индустрия моды, игровая индустрия, здравоохранение, обслуживание оборудования, военные учения, розничная торговля, хирургия и т.д.

    В: Чем виртуальная реальность отличается от дополненной реальности?
    О: Виртуальная реальность является полностью машинно-генерируемой, интерактивной 3D-средой.

    Сложные вычисления, системы связей, дисплеи и графические технологии позволяют пользователям просматривать, прослушивать, трогать объекты и даже чувствовать запах искусственно созданного мира. Тем не менее, все здесь является полностью виртуальным.

    Дополненная реальность, или смешанная реальность, дополняет реальный мир виртуальными (генерируемыми с помощью компьютера) объектами, которые сосуществуют в едином пространстве. Другими словами, дополненная реальность связывает реальный и виртуальный миры воедино.

    В: Какое оборудование используется в системах виртуальной реальности?
    О: Системы ВР могут включать в себя шлемы виртуальной реальности, устройства отслеживания перемещения (магнитные, оптические, инерционные), устройства отслеживания положения головы пользователя, тактильные контроллеры, стереоскопические 3D-дисплеи, купольные залы виртуальной реальности и т.д.

    В: Какое программное обеспечение необходимо для систем ВР?
    О: Среди основных компонентов системы виртуальной реальности можно выделить следующие: входной процессор, процессор моделирования, процессор рендеринга, база данных виртуального мира (VWDB).

    В: О каких сложностях стоит знать в процессе разработки программ для систем виртуальной реальности?
    О: Создание надежной системы виртуальной реальности, которая способна воспроизводить интерактивную мультисенсорную синтетическую 3D-среду с эффектом присутствия, зачастую является технически сложной задачей. Основные проблемы, с которыми сталкиваются разработчики, включают в себя следующие:

    • Производительность. Производительность – это ключевое требование для любой системы виртуальной реальности. Если система недостаточно быстро обновляет среду, то приложение не способно функционировать в интерактивном режиме. Проблемы с производительностью могут также привести не только к неудобству пользования, но и физическим побочным эффектам, таким как дезориентация и переутомление.
    • Сложность. Системы виртуальной реальности являются сложными по своей природе, так как объединяют широкий спектр компонентов и оборудования в сочетании с обилием продвинутых алгоритмов и программного кода. Это накладывает на разработчиков программного обеспечения строгие требования, включая знания низкоуровневого программирования, технических возможностей процессоров, графических адаптеров, адаптации драйверов для специальных устройств ввода/вывода и т.д.
    • Надёжность и стабильность. Приложения ВР должны работать стабильно. Многие решения для систем виртуальной реальности рождаются в исследовательских лабораториях, где на ранних стадиях частый вылет программ считается допустимым. Корпоративные пользователи, однако, предъявляют жесткие требования по качеству и ожидают полное отсутствие каких-либо задержек, сбоев и непредсказуемого поведения в работе программного обеспечения.

    В: С точки зрения пользовательского опыта, какие основные преимущества имеют решения в области виртуальной реальности?
    О: Приложения для систем ВР значительно улучшают взаимодействие человека и компьютера. По сравнению с традиционными десктопными приложениями они предлагают намного больше возможностей:

    • Интерактивность. Синтезируя среду в процессе работы, системы виртуальной реальности реагируют непосредственно на действия пользователя, что вызывает ощущение более естественной связи с искусственным миром.
    • Эффект погружения, чувство присутствия и вовлеченности в виртуальную среду. Среда виртуальной реальности производит эффект погружения, создавая ощущение присутствия и вовлеченности. Зачастую, чувство нахождения «внутри» виртуальной реальности может быть весьма убедительным, и пользователи могут ощущать себя ее частью.
    • Задействование множества сенсорных рецепторов. Системы виртуальной реальности задействуют несколько сенсоров, включая зрительные, слуховые, тактильные, обонятельные, и даже вкусовые. Мультисенсорное представление информации значительно увеличивает степень вовлеченности пользователей в виртуальную реальность.
    • Пользовательский контент. В виртуальном пространстве пользователи имеют возможность создавать определенный информационный «материал», включая части самого виртуального пространства, с которым могут взаимодействовать также и другие пользователи.

    Источник: http://simmakers.ru/virtualnaya-realnost-razrabotka-programm/

    Виртуальная реальность (4)

    Сохрани ссылку в одной из сетей:

    Детекторы перемещения — это устройства, позволяющие отслеживать изменения положения пользователя и увязывать его с изображением на мониторе. Кроме того, существуют различные устройства — перчатки и датчики, — фиксирующие все действия пользователя.

    Однако эти устройства не получили широкого распространения из-за довольно высокой цены — от сотен до нескольких десятков тысяч долларов.

    Все детекторы нуждаются в значительно более мощной вычислительной технике, и их применение оправдано только в случае использования всего комплекса средств 3D.

    Манипуляторы бывают двух типов — с тремя или с шестью степенями свободы. Из устройств, имеющих три степени свободы хотелось бы отметить такие устройства, как мышь CyberMen 3D и штурвал управления самолетом Flight Control System.

    Безусловно, основным достоинством виртуальной реальности является возможность создания абсолютно любого мира, в котором можно свободно перемещаться, общаться и даже получать какие-нибудь ощущения. Уже сейчас ведутся разработки систем виртуальной реальности для использования в промышленности.

    Промышленные системы виртуальной реальности основаны на тех же компонентах, что применяются и в индустрии развлечений, но с повышенными требованиями к деталям, скорости и количеству. К тому же они дополнены такими периферийными устройствами, как сенсорные перчатки, позволяющие как бы касаться объектов, встречающихся в виртуальном пространстве, манипулировать ими и брать в руки.

    Иногда применяются еще и специальные жилеты, вызывающие ощущения непосредственно в теле пользователя при его взаимодействии с объектами киберпространства.

    Обратите внимание

    С помощью довольно сложного программного обеспечения пользователь может спроектировать новый дом и затем прогуляться внутри, чтобы убедиться, что все лестницы, мебель и оборудование на месте и расположены именно так, как ему нравится. Заметив непорядок, можно прямо здесь, в виртуальном пространстве переставить все по своему усмотрению.

    Или, спроектировав новый автомобиль, забраться в виртуальную кабину, покрутить руль и понажимать на педали, проверяя в деле свой проект. Сразу же внося усовершенствования в модель, вы достигните максимального комфорта в будущем автомобиле.

    К собственному удовольствию можно будет создать свой мир и не выходя из дома, оказаться на берегу теплого моря, да не в одиночку, а с сетевым приятелем. Воздействуя на наши нервные окончания, электрические импульсы способны вызывать определенные ощущения: снимать или усиливать боль, создавать иллюзию движения, давления и т. п.

    Свойства виртуальной реальности в будущем вполне могут быть использованы для тренировки наших умственных способностей.

    Совершенные системы виртуальной реальности смогут благодаря специальным датчикам и симуляторам, вмонтированным в шлем и костюмы виртуальной реальности, управлять нашими ощущениями, и эти ощущения, дополнены высокохудожественной стереоскопической графикой, создадут совершенную иллюзию мира, в который захочется попасть. Перспективы применения виртуальной реальности безграничны: например, можно создать увеличенную модель атома, чтобы посмотреть, как он выглядит в действительности, можно, с помощью виртуальной реальности делать работу, по каким — либо причинам опасную для человека — всю работу человек будет выполнять в виртуальной реальности, а его движения будут дублироваться роботом, который находится в реальных условиях. Можно привести еще множество примеров применения виртуальной реальности. Hо все ли идет так гладко, как хотелось бы ?

    Во-первых, до сих пор еще не удалось создать дешевую и эффективную систему для использования виртуальной реальности. Все системы, позволяющие создать хоть какое то подобие виртуальной реальности, которые включают в себя сенсорные перчатки или даже целые костюмы для путешествия по виртуальному миру, стоят слишком дорого.

    Кроме технических недостатков, есть и другие факторы, влияющие на распространение систем виртуальной реальности. Так, до сих пор не ясно, какое влияние оказывают эти системы на здоровье — в частности, на зрение. Дело в том, что глазные мышцы не способны длительное время находится в напряжении.

    Тем не менее, именно это и происходит во время сеанса виртуальной реальности. В противном случае глаза быстро устают, глазные мышцы ослабляются, в результате чего происходит быстрое ухудшение зрения.

    Важно

    Однако чаще всего противниками виртуальной реальности высказываются опасения на счет психического здоровья при применении систем виртуальной реальности. Дело в том, что человеческая психика больше всего подвержена влиянию, когда человек на чем то сосредоточен, что и происходит во время сеанса виртуальной реальности.

    Человек, сидящий за новой трехмерной игрушкой, погруженный в экран и слышащий звуки только своего Sound Blaster'а, является идеальным объектом для психогенного воздействия. В таком состоянии на человека можно воздействовать любыми методами — в том числе с помощью световых и звуковых комбинаций.

    10 января 1995 года газета » USA TODAY » ( » США Сегодня » ) опубликовала рекламу Learning Machine, которая представляет из себя качественный CD-плеер, преобразователь, очки виртуальной реальности с наушниками и набор лазерных дисков.

    В тексте рекламы было сказано: » Подключите свое сознание к Learning Machine для повышения ментальной энергии, для программирования вашего сознания на успех и для запуска фантазий виртуальной реальности » .

    Не правда ли, что некоторые слова в этой рекламе настораживают? Если возможно программирование сознания человека, то почему нельзя сделать из него зомби — биологического робота? С одной стороны, такие мысли могут показаться чистой фантастикой, однако можно на уже существующих примерах сект увидеть, как легко человек подвергается чужому влиянию. А если принять во внимание то, что через виртуальную реальность можно воздействовать на человека на много глубже, чем обычными способами, и то, что виртуальной реальностью больше всего увлекаются дети и подростки?

    В журнале » Изобретатель и рационализатор » №11-12 за 1992 год была опубликована заметка » Филат двойного действия » следующего содержания:

    » Врач психиатр из Луганска, совладелец малого предприятия » Торсидо » Алексей Качура — один из изобретателей импульсных очков » Торсидо » . Идея — принцип раздельного неспецифического воздействия на правое и левое полушария головного мозга, отвечающие за различные психические функции. В отличае от оптико-механических очков ( » Изобретатель и рационализатор » №7-8 за 1992 г.

    ) в электронных подбор цветовых сочетаний упрощается: светофильтры заменяются окрашенными цветодиодами, управляемыми с пульта. К цветовому воздействию добавляется частное (в диапазоне естественных ритмов головного мозга). Использование электроники увеличивает число побеждаемых очками заболеваний.

    Метод может применяться, в частности, для оптимизации психоэмоциональных состояний, снятия утомления и стрессов, укрепление половой функции, эффективен также в качестве профилактики. Процедура длится 3 — 7 минут, эффект наступает через 3 — 4 часа, пик — через сутки и держится 3 — 4 дня. В отличае от медикаментозного лечения очки » Филат » не дают побочных эффектов и аллергии.

    Точность дозировки обеспечивает фирменный микропроцессор » Торсидо » , входящий в комплект. «

    С одной стороны, все вроде бы хорошо — почти панацея от всех болезней.

    Совет

    Но, если задуматься, то может прийти мысль — ведь если можно лечить болезни, то, варьируя цветовую гамму, используя различные виды модуляций, можно достигнуть обратного эффекта — вызвать стресс, усталость, депрессию, и все, что угодно.

    Длительность процедуры будет той же, эффект наступит через 3 — 4 часа, а окончательно плохо станет уже через сутки, и никто не узнает, отчего. К тому же, никто не может сказать точно, что может получится, например, в результате короткого замыкания, повышения напряжения в сети или зависания системы !

    Сегодня компьютеры — уже не просто вычислительные средства. Они могут предложить нам новый мир, создав иллюзию, причем совершенную, всего, что мы знаем, касаемся и ощущаем. Волнующие слова » виртуальная реальность » , вне всякого сомнения, символизируют появление нового стандарта компьютеров на рубеже XXI века.

    Конечная цель ВР — дать нам возможность чувствовать, видеть, работать и жить внутри мира, являющегося ни чем иным как совершенной имитацией. Пока что тренажеры для летчиков, возможно, лучший пример » серьезного » применения систем ВР, но это лишь намек на то, что будут представлять собой системы ВР в будущем.

    Мнимая реальность может стать наркотиком XX века. Наркотиком, который поработит людей быстрее, чем все доныне известные, ведь мир, представленный виртуальной реальностью, намного привлекательнее того, что в действительности окружает нас.

    Вокруг систем виртуальной реальности предстоит еще много споров. И необходимо прежде взвесить все » за » и » против » , прежде чем принять окончательное решение, применять такие системы на практике или нет.

    А тем временем люди самых разных возрастов играют в игры с помощью шлемов виртуальной реальности.

    Быть может, через несколько лет все общение будет осуществляться в виртуальном мире, и не надо будет трястись в автобусе, чтобы съездить к другу в гости — необходимо будет лишь надеть шлем или костюм и погрузиться в виртуальный мир. И кто знает, хорошо это или плохо.

    Устройства виртуальной реальности

    Так как конец света переносится на неопределенный срок, нам остается наслаждаться плодами технического прогресса.

    Интерактивное управление и системы виртуальной реальности, эмуляции стереовидения и пространственного звука, беспроводные системы и сети — все это позволяет нам окунуться в новый мир XXI века.

    Компьютер учит, развлекает, для многих является рабочим инструментом и т.п. Если он еще будет изредка давать пищу и питье для homo sapience с осоловевшими глазами и обмякшим мозгом — то альянс получится вечным!

    Виртуальная реальность в действии

    Первым участником нашего обзора будет целая система Xtreme Sports.

    На самом деле для того, чтобы превосходно освоить скейтборд можно стоять на месте. Xtreme является системой, включающей 3D звук и эмуляцию стереовидения. Все это встроено в VR-шлем с наушниками. Плюс к этому в системе предусмотрен 22-дюймовый монитор для отображения происходящих действий.

    Несколько лет назад можно было встретить анонсы подобных симуляторов, в которых реализовывались практически все экстремальные виды спорта, включая фристайл и гонки под парусом.

    Интересными, кстати были идеи создания внешнего реализма — вентиляторы, с модулем управления скорости ветра, брызги и т.п.

    Для солидных людей есть другой симулятор CMP-2100GF Golf Simulator.

    В принципе, мы имеем тоже самое, что и в предыдущем варианте, но без VR-шлема. Зато вместо клюшки предусмотрено специальное устройство, напичканное сенсорами.

    Обратите внимание

    Сама программа позволяет обеспечить игру для одного или нескольких игроков (до восьми) с разными уровнями сложности от начинающего до профессионала.

    Плюс к этому вокруг вас будут петь птицы, а комментатор реагировать на каждый из ударов.

    CMP-2100SR Racing Simulator — один из самых дорогих вариантов .

    В принципе, вы получаете полный набор — мощный компьютер, 21-дюймовый монитор, очки 3D Visor с наушниками, руль педали, удобное кресло и 100-ваттный усилитель под… э-э… креслом. Игры стандартны — Colin McRae Rally 2, Need for Speed III и Sega Rally.

    Полноценный симулятор виртуальной реальности CMP-2100 Virtual Reality Simulator обрудован VR-шлемом с датчиками положения головы.

    Модель достаточно схожа по возможностям с CMP-2100SR Racing Simulator, только предназначена для другого типа игр — Return to Castle Wolfenstein, Aliens VS Predator 2 и Red Faction.

    Источник: https://works.doklad.ru/view/eqycItxH17I/2.html

    Ссылка на основную публикацию