Управление на основе смешанной, дополненной и виртуальной реальности для сложных робототехнических комплексов

Роботизированные комплексы

Полностью автоматизированное производство уже стало обычным явлением в промышленности развитых стран. Постепенно приходят роботы: роботы-сварщики, укладчики на поддоны, упаковщики, успешно работают на современных производствах, успешно заменяя людей там, где человеку трудно или опасно работать.

Роботизированные сборочные комплексы могут значительно повысить производительность линии, не уставая и не совершая ошибок из-за “человеческого” фактора - у робота его просто нет.

В обозримом прошлом роботы были чем-то вроде научно-фантастических романов о космосе или фильмов, где роботы усердно работают, люди довольны, но сейчас эти высокотехнологичные помощники заняты повседневной работой - например, упаковывают сосиски или собирают автомобили. Вы можете роботизировать производство любой сферы: сейчас существует множество различных моделей роботов, которые при этом обладают большими возможностями для модернизации и программирования.

Роботизированное производство упаковки заменит работу десятков упаковщиков, в будущем значительно сократив затраты предприятия и сведя к минимуму процент брака.

Роботизированные сварочные линии, которые заменяют людей, заменяют нескольких опытных сварщиков самого высокого уровня. Такие возможности им предоставляют механические "руки", оснащенные лазерными датчиками и практически не уступающие по возможностям рукам сварщика-человека. Роботизированные сварочные системы собираются из стандартных компонентов с широкими возможностями для замены. Легко изменять не только параметры процесса сварки (ток, напряжение, скорость подачи проволоки и т.д.), но и выпускаемые изделия. Сегодня робот готовит стеллажи, завтра - школьную мебель, а через месяц - двери или фермы.

Объясненные ‘реальности’

В настоящее время с удивительной скоростью и частотой появляются новые продукты, прогресс не останавливается, и не за горами то время, когда инновационные устройства, порождающие воображение, станут частью повседневной жизни. Следующие смежные взаимосвязанные технологии уже становятся безумно популярными: виртуальная реальность (VR), дополненная реальность (AR) и смешанная реальность (MR). Две отличительные характеристики этих трех “реальностей” заключаются в том, насколько глубоко ощущение погружения в виртуальное пространство и уникальный способ взаимодействия с ним.

В двух словах, разница между тремя ‘реальностями’ заключается в следующем:

• Виртуальная реальность заменяет реальный мир
• Дополненная реальность дополняет реальный мир
• Смешанная реальность добавляет виртуальные элементы в реальный мир, которые ведут себя так, как будто они действительно принадлежат

Виртуальная реальность

Давайте подробнее рассмотрим виртуальную реальность? Это трехмерная компьютерная среда, имитирующая физическое присутствие в реальном мире. Он может моделировать объекты, вычислять реальную среду, помещать пользователей в виртуальный мир, созданный информационной системой. Для работы виртуальной реальности необходим стереоскопический дисплей, установленный на голове (HMD), он заменяет реальную жизнь.

• Погружение. Погружение - это то, что пользователь испытывает в виртуальной среде. Цель виртуальной реальности - достичь полного погружения. Это происходит, когда человек не может отличить виртуальный мир от реального, поэтому он начинает взаимодействовать с объектами и окружением так, как это было бы в реальной жизни. Сочетание чувства погружения и интерактивности называется телеприсутствием.
• Взаимодействие. Пользователи испытывают сильное чувство телеприсутствия, если взаимодействие простое и увлекательное. Это могло бы быть по-прежнему удобно, даже если виртуальная среда не является фотореалистичной. Когда киберпространство реалистично и при этом не обеспечивает взаимодействия, это приводит к совершенной потере интереса относительно быстро. Поэтому взаимодействие жизненно важно. Это обеспечивает пользователю комфорт и подлинную вовлеченность.

В зависимости от уровней погружения и случаев использования технологий виртуальная реальность подразделяется на три категории:

• Без погружения. В нем почти нет иммерсивной реализации технологий виртуальной реальности. В этой категории используется система настольных компьютеров. Вы можете окунуться в виртуальную среду, используя монитор с обычным высоким разрешением.
• Полупогружение. Это обеспечивает большее погружение. Пользователь частично, но не полностью, погружен в виртуальную среду. Это обеспечивает лучшую графическую производительность за счет использования широкоэкранных мониторов, проекционных систем с большим экраном, систем множественной телевизионной проекции.
• Полное погружение. Он обеспечивает иммерсивную реализацию технологии виртуальной реальности. Пользователь должен носить HMD (дисплей, устанавливаемый на голове).

Дополненная реальность

Дополненную реальность можно описать как дополнительный слой к нашей реальности. Это не заменяет реальный мир, это просто что-то добавляет, вы все еще можете видеть или слышать окружающую вас среду, в то время как VR полностью переносит вас в другую реальность с полным погружением.

AR не может изменить представление людей о мире и его репрезентации, но дополняет реальный мир искусственными объектами и новой информацией.

Существуют различные типы AR. Ключевыми различиями между ними являются цели и использование приложений. Вот несколько типов дополненной реальности:

• AR на основе маркеров. Для этого нужна камера с добавлением некоторых видов визуальных маркеров, например, QR / 2D-кода, чтобы обеспечить результат, когда считыватель распознает маркер.
• AR без маркеров. Для предоставления данных на основе определенного местоположения AR необходимы GPS, цифровой компас, измеритель скорости или акселерометр, которые встроены в устройство. Обычно он используется для отображения направлений, определения местоположения ближайших предприятий и других мобильных приложений, основанных на определении местоположения. “AR без маркировки” не нуждается в определении пользовательского окружения для размещения 3D-элемента в сцене и привязки его к фиксированной точке в пространстве.
• AR на основе проекции. В нем используются проекции упорядоченного света на поверхности реального окружения. Взаимодействие осуществляется путем касания проецируемого света на поверхность.
• AR на основе наложения. Она частично или полностью заменяет определенный объект дополненным изображением этого объекта. Чтобы определить объект, он использует распознавание объектов.

Смешанная реальность

Из всех трех ‘реальностей’ эта наименее известна, но, по иронии судьбы, возможно, имеет самый простой путь к потребителям. Самый простой способ объяснить MR - это сказать, что он сочетает в себе лучшие аспекты виртуальной и дополненной реальности.

MR смешивается с виртуальностью, добавляет в мир правдоподобные виртуальные элементы. Цель MR - объединить лучшие характеристики виртуальной реальности и AR. Таким образом, смешанная реальность может включать дополненную реальность, дополненную виртуальность и другие смешанные альянсы. MR закрепляет, по-видимому, твердые виртуальные объекты в реальном мире пользователя. Поэтому пользователю они кажутся реальными.

• МИСТЕР Континуум. Этот ассортимент охватывает все возможные разновидности и компоновки реальных и виртуальных элементов. MR continuum охватывает весь диапазон от полностью реальной и естественной среды до полностью виртуальной среды.
• МИСТЕР Независимый. Преимущественно виртуальные пространства, где объекты реального мира или люди объединяются с виртуальными мирами для создания новых сред и визуализаций. В этих средах реальные и виртуальные объекты сосуществуют и взаимодействуют в режиме реального времени.