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Autore: P. Leoncini   —  C.I.R.A., Centro Italiano Ricerche Aerospaziali

Interazione Realistica per Verifiche di Manutenibilità in Realtà Virtuale
Abstract:

In un ambiente di realtà virtuale destinato a valutazioni soggettive il realismo delle due componenti chiave, visualizzazione e interazione, favorisce significativamente l’accettazione dell’esperienza da parte dell’utente ed eleva l’affidabilità delle valutazioni effettuate.

Nella direzione dell’aumento del realismo visivo le ombre giocano un ruolo molto importante quando si vogliono percepire le relazioni spaziali tra gli oggetti della scena, come, ad esempio, la posizione del modello virtuale della mano, controllata attraverso un guanto dotato di sensori, rispetto agli oggetti dell’ambiente con cui si vuole interagire.

Nella direzione dell’aumento del realismo nell’interazione la chiave è costituita, invece, dalla corretta modellazione del comportamento fisico degli oggetti, che porta gli oggetti dell’ambiente virtuale ad esibire una reazione quanto più possibile simile a quella che avrebbero nella realtà, sia nell’interazione diretta che in quella derivante dalla trasmissione delle forze attraverso urti e catene cinematiche prestabilite.

Nel presente lavoro viene illustrata un’esperienza di impiego applicativo in ambito industriale di un sistema di realtà virtuale sviluppato con le caratteristiche chiave illustrate. Tale sistema è risultato dall’integrazione di strumenti open-source, tra cui uno scene graph, e di un motore di simulazione real-time della dinamica di corpi rigidi, attraverso cui viene modellata anche l’interazione della mano dell’utente con l’ambiente virtuale. Inoltre, l’implementazione di un algoritmo di hardware shadow mapping, accelerato dalle moderne schede grafiche OpenGL, ha reso possibile l’impiego delle ombre in tempo reale anche in presenza di modelli tridimensionali dell’ordine del milione di triangoli, tipici di complessi assemblati CAD.

Condurre verifiche di manutenibilità in realtà virtuale consente di portare nel progetto, o in redesign migliorativi, la capacità dell’uomo di curarne successivamente gli interventi manutentivi.

Nel caso applicativo presentato il sistema viene impiegato, in congiunzione a dispositivi di realtà virtuale immersiva (guanto, tracker, casco stereoscopico), per verificare la possibilità di installare (montare e collegare) un sottosistema del velivolo executive Piaggio Aero Industries P180 Avanti, operazione particolarmente critica a causa degli spazi angusti, dei vincoli strutturali e di forma e dimensioni del componente in oggetto.

In un ambiente di realtà virtuale destinato a valutazioni soggettive il realismo delle due componenti chiave, visualizzazione e interazione, favorisce significativamente l’accettazione dell’esperienza da parte dell’utente ed eleva l’affidabilità delle valutazioni effettuate.

Nella direzione dell’aumento del realismo visivo le ombre giocano un ruolo molto importante quando si vogliono percepire le relazioni spaziali tra gli oggetti della scena, come, ad esempio, la posizione del modello virtuale della mano, controllata attraverso un guanto dotato di sensori, rispetto agli oggetti dell’ambiente con cui si vuole interagire.

Nella direzione dell’aumento del realismo nell’interazione la chiave è costituita, invece, dalla corretta modellazione del comportamento fisico degli oggetti, che porta gli oggetti dell’ambiente virtuale ad esibire una reazione quanto più possibile simile a quella che avrebbero nella realtà, sia nell’interazione diretta che in quella derivante dalla trasmissione delle forze attraverso urti e catene cinematiche prestabilite.

Nel presente lavoro viene illustrata un’esperienza di impiego applicativo in ambito industriale di un sistema di realtà virtuale sviluppato con le caratteristiche chiave illustrate. Tale sistema è risultato dall’integrazione di strumenti open-source, tra cui uno scene graph, e di un motore di simulazione real-time della dinamica di corpi rigidi, attraverso cui viene modellata anche l’interazione della mano dell’utente con l’ambiente virtuale. Inoltre, l’implementazione di un algoritmo di hardware shadow mapping, accelerato dalle moderne schede grafiche OpenGL, ha reso possibile l’impiego delle ombre in tempo reale anche in presenza di modelli tridimensionali dell’ordine del milione di triangoli, tipici di complessi assemblati CAD.

Condurre verifiche di manutenibilità in realtà virtuale consente di portare nel progetto, o in redesign migliorativi, la capacità dell’uomo di curarne successivamente gli interventi manutentivi.

Nel caso applicativo presentato il sistema viene impiegato, in congiunzione a dispositivi di realtà virtuale immersiva (guanto, tracker, casco stereoscopico), per verificare la possibilità di installare (montare e collegare) un sottosistema del velivolo executive Piaggio Aero Industries P180 Avanti, operazione particolarmente critica a causa degli spazi angusti, dei vincoli strutturali e di forma e dimensioni del componente in oggetto.

 
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