الموجة الثالثة من الأجهزة
تقنيات ونظارات XR التي تظهر في العالم هي الموجة الثالثة من النظارات الشخصية
عالمنا فيه مليء بالصور المجسمة ،من خلالها نتخيل الأحداث والمعلومات. يمكن استخدام هذه الإمكانات لأغراض التصميم ، مثل عندما تحتاج إلى عرض نموذج ثلاثي الأبعاد في العالم المكاني. من خلال هذا النظام ، يمكنك التواصل مع الناس ، ورؤية الهولوغرام الخاص بهم ، والاستماع إليهم ، ونقل المشاعر والعواطف إليهم.
من خلال الواقع الافتراضي أو المختلط ، يمكنك ذلكقم بإنشاء كائنات جديدة وتصميمها وإنشاء تخطيطات في الفضاء بناءً على رسم ثنائي الأبعاد. كل هذا يمكن القيام به باستخدام نظارات Microsoft HoloLens أو الأجهزة ذات التقنية المماثلة.
الاختلافات بين AR و MR و VR
XR هو اختصار للواقع الممتد. وهي مقسمة إلى ثلاث فئات: الواقع الافتراضي، والواقع المختلط، والواقع المعزز.
في الواقع المختلط ، الأشياء الثلاثية الأبعاد والعالم الحقيقي يتفاعل مع بعضه البعض ، هناك مزيج من الأشياء الافتراضية والواقعية. في الواقع الافتراضي ، يكون المستخدم موجودًا فقط في العالم الافتراضي. في الواقع المعزز ، نرى الأشياء الافتراضية ، والصور المجسمة ، لكننا لا نشعر بعمقها. في الواقع المختلط ، يرى المستخدم العمق ويشعر به ، عندما تشعر الصورة المجسمة وكأنها حقيقية.
الأقرب إلى العالم الحقيقي - معززالواقع ، مثل تطبيق Pokemon Go الذي كان شائعًا في السابق. إذا تحدثنا عن الواقع الافتراضي ، فقد تم إطلاق لعبة Half-Life: Alyx هذا العام ، عندما ينغمس الشخص في عالم افتراضي ويتفاعل مع الشخصيات هناك. لا توجد ألعاب شائعة في الواقع المختلط حتى الآن - لتغمر نفسك في الواقع المختلط ، فأنت بحاجة إلى جهاز خاص ، على سبيل المثال ، Microsoft HoloLens.
مايكروسوفت هولولينز
هذا جهاز كمبيوتر محمول كامل:يحتوي على وحدات كلاسيكية - بطارية ومعالجات ووحدات خاصة ، مثل البصريات وأجهزة الاستشعار لبناء المساحة المحيطة وتحليل الإيماءات وسلوك المستخدم.
تتطلب هذه العملية بصريات خاصة ، نحنلا يمكننا وضع شاشتي عرض متطابقتين في كل عين. بعد كل شيء ، إذا تم إعطاء المستخدم نفس الصورة ، فسيبدو أن الكائن في اللانهاية بسبب رؤية الاستريو. يجب أن تأخذ Microsoft HoloLens هذا في الاعتبار وتعديل الصورة على وجه التحديد إلى موضع النظارات ، وحتى HoloLens لديها الآن مستشعرات خاصة تكتشف موضع التلميذ وتضبط الصور المجسمة ، اعتمادًا على المكان الذي ننظر فيه.
هناك حاجة إلى كاميرات في النظارات من أجل التقييمالعالم المحيط بحيث يمكن وضع الصورة العاكسة ثلاثية الأبعاد في العمق خلف الشيء الحقيقي. لهذا الغرض ، يتم استخدام مستشعرات خاصة - وهي كاميرات عميقة تحلل المساحة من حولنا وتحلل عمقها.
تحليل الفضاء
هناك أيضا كاميرا مخصصةيحلل إيماءات المستخدم - يمكن لنظارات Microsoft HoloLens الحديثة اكتشاف اليدين. هذا يعني أنه يمكنك التفاعل مع الصور المجسمة - خذها وانقلها.
تحليل الفضاء
الوظيفة الرئيسية للكاميرات هي تحليل الفضاءحول. يجب أن يفهم المستخدم مكان الحائط والطاولة والأشياء الموجودة في الغرفة. يقيمونهم من خلال بناء شبكة من الفضاء. هذه هي الهندسة المحيطة حيث يمكنك وضع الصورة المجسمة خلف الحائط. يمكننا إخفاء كائن افتراضي خلف جدار حقيقي ، وهذا يحقق إحساسًا بالعمق والوجود الحقيقي للصور المجسمة.
تكتشف النظارات الإيماءات ، ولكن ما الغرض منها؟للتفاعل مع الصور المجسمة - يجب أن يكون المستخدمون قادرين على النقر عليها وتدويرها ونقلها ، ويجب أن يكون لدى المستخدمين لوحة مفاتيح افتراضية تدخل النص. على الرغم من أنه الآن غير مريح للغاية - فقد اتضح أن الضغط على مفتاح واحد فقط في الثانية.
ولذلك، يحتاج المستخدمون إلى التعلم مرة أخرىالتفاعل مع العالم والواجهة. لم يكن لدى أحد جهاز مثل هذا من قبل، لذلك يحتاج المطورون إلى أن يضعوا في اعتبارهم أنهم بحاجة إلى أن يكونوا بديهيين، على غرار التفاعلات في العالم الحقيقي. يجب أن يحدث كل شيء تمامًا كما يحدث عادةً - يجب أن يكون المستخدم قادرًا على التقاط الكوب بنفس الطريقة التي يحدث بها في الحياة العادية. وهذا أيضًا مجال للخيال لإنشاء آليات سلوكية جديدة.
حيث يمكنك تطبيق الواقع المختلط في الحياة الواقعية
تركز صناعة الزجاج الحديث.لماذا لا يكون مستخدمًا عاديًا؟ لأن هذه الأجهزة باهظة الثمن - حوالي 3.5 ألف دولار. فقط الإنتاج في المواقف الحرجة يمكن أن يبرر تكلفة مثل هذا الجهاز.
الحل الأول الذي يمكن تنفيذه من خلالالنظارات هي مساعد افتراضي ، وفكرتها هي أن بعض العمليات لديها تعليمات من 100-150 خطوة تجميع ووثائق فنية ، والتي تحتاج إلى فهمها بعمق. وفكرة هذه النظارات هي رقمنة هذه التعليمات وعرض كل هذه الخطوات في شكل صور مجسمة.
لقد قمنا بتطوير نموذج أولي لمثل هذا الحل لـمعرض غاز في سانت بطرسبرغ ، حيث تم تنفيذ تعليمات لناقلة الغاز الطبيعي المسال في التطبيق. يسمع الموظف على شكل صور مجسمة ونصوص وصوت ويرى ما يحتاج إلى القيام به. علاوة على ذلك ، فهي أيضًا منصة جيدة للتعلم ليس فقط أثناء العملية التقنية ، ويمكن إجراء مثل هذا الحل باستخدام نظارات Microsoft HoloLens.
خيار آخر هو المساعد البعيد عندمانقوم بتوصيل العامل الذي يرتدي النظارات والخبير عن بعد. يرى الخبير من خلال الواجهة ثنائية الأبعاد ما يلاحظه العامل من خلال الكاميرا ويمكنه إخباره بشيء من خلال الصوت والفيديو ، ورسم تلميحات له في الفضاء. يتم إرفاقها في مساحة حقيقية ، وإذا قام أحد الخبراء بوضع دائرة ، على سبيل المثال ، رافعة وقال إنها بحاجة إلى الدوران ، فقد يتم تشتيت انتباه الموظف ، لكن التلميح لن يختفي في أي مكان.
يتضمن ذلك أيضًا محركات الألعاب - Unity Engine و Unreal Engine ، والتي تُستخدم لتطوير الألعاب أو تطبيقات الواقع الافتراضي المعزز.
التفاعلات مع الروبوت
الروبوت هو جهاز يتحكم فيهعدة درجات من الحرية. على سبيل المثال ، قد يحتوي على محركين يمكن تحريكهما وتنسيقهما باستخدام البرامج. يوجد في مختبر جامعة إنوبوليس العديد من هذه الأجهزة - طائرة بدون طيار لا تنكسر عند سقوطها ، وإنسان آلي يشبه الإنسان ويمشي على الأقدام. هناك متلاعبات تقنية يمكن استخدامها في الإنتاج. يمكن التفاعل مع كل من هذه الأجهزة.
ما هو الروبوت؟
كيف أقوم بذلك؟المثال الأول هو الواقع الافتراضي ، محاكي VR للمتلاعبين الصناعيين. على ذلك ، يمكنك تعلم كيفية العمل مع الروبوت ، وفهم كيفية عمل الجهاز ، ويمكنك برمجته لأداء بعض الإجراءات واختبارها في محاكاة.
الحل التالي عند تقاطع تقنيات VR والروبوتات هي محاكاة للعملية الفيزيائية. على سبيل المثال ، جهاز محاكاة طيران ترفيهي في مركبة فضائية ، حيث تحاكي الروبوتات الرحلة ، وتوفر نظارات الواقع الافتراضي حلاً وصورة تتوافق مع مرحلة معينة من الرحلة. لذلك تصبح العملية غامرة وأكثر واقعية.
يستخدم الواقع الافتراضي لTeleoperations - عندما يكون هناك إنتاج خطير ، بيئة غير آمنة يصعب على الشخص أن يكون فيها. يمكن للأجهزة العمل هناك ، فهي تقلل من الخطر على البشر. لكن يجب التحكم فيها ، يمكن للروبوت فقط إجراء عمليات روتينية ، وإذا كنا نتحدث عن كوارث أو بيئة غير آمنة ، فإننا في هذه الحالة نحتاج إلى ذكاء بشري. لذلك ، هناك حاجة إلى واجهات التحكم عن بعد - سيكون الواقع الافتراضي أحد الخيارات لذلك.
يمكن أن تساعد الروبوتات أثناء العمليات الخطرة
تطبيق الواقع المعزز والمختلطالأكثر تمثيلا في برمجة الروبوت. ويمكن للمستخدم أن يرى من خلال الجهاز حالة الروبوت، وما هو على وشك القيام به. يركز الواقع المعزز والمختلط على مثل هذه الحلول. عندما يتم تثبيت الروبوت ويحتاج إلى تكوينه للقيام ببعض المهام، يتم استخدام جهاز تحكم عن بعد خاص لهذا الغرض، حيث يمكن نقل الجهاز إلى موضع معين وحفظه وتحريكه لمسافة أبعد.
ولكن عندما يتم إنشاء البرنامج بالكامل ، يكون الأمر صعبًاتخيل ما إذا كان سيحدث بعض الحوادث غير المتوقعة. لهذا ، يتم إنشاء واجهات خاصة. هذا ضروري للأمان ولتفاعل أكثر كفاءة.
تساعد تقنية XR والواقع المختلط في هذا الأمر.هناك يمكنك تكوين المساحة الافتراضية ، أو تعديلها لتجربة معينة أو تغيير الروبوت. يمتلك المهندسون خيارات غير محدودة للتهيئة ، وهذا يقلل من مخاطر الأمان.
على وجه التحديد، يستخدم الحل لدينا عدةالكائنات الافتراضية. يحتوي على قائمة للتفاعل مع النظام، وهي نقطة مستهدفة تصف الموضع الذي نريد أن يأتي إليه الروبوت. بعد ذلك يجب أن تكون هناك نماذج افتراضية للروبوت وأجهزته - القابض أو الأداة.
بعد تحديد نقاطنا ، يمكننا الجريمحاكاة الحركة للتحقق من كيفية تنفيذ المسار. بدونها ، يمكن أن يتلف الروبوت أو الجهاز ، وعندما نرى محاكاة افتراضية ، فهي آمنة ومرئية للإنسان.
وبعد أن نفهم على وجه اليقين أن البرنامج صحيح ونتأكد منه ، يمكننا بدء عمل الروبوت الحقيقي وتنفيذ البرنامج الذي نحتاجه.
كيفية التواصل مع الروبوت
أدناه يمكنك أن ترى كيف يحدث التفاعلمن خلال تطبيقنا. تم التقاط هذه اللقطات في المختبر وغرفة التجربة. نحن نتفاعل مع نوعين من الروبوتات: الجهاز المحمول Platoon والروبوت الصناعي Kuka IIWA.
يرتدي المستخدمون نظارات Microsoft Hololens ،أولاً يقومون بتحليل المساحة ثم بمساعدة الإيماءات ، يبدأ المستخدم في التفاعل مع الروبوتات ، وتحديد موقعها ، وتعيين الإحداثيات والبط حتى تبدأ الأجهزة في التحرك.
تتنقل الروبوتات في الفضاء باستخدام الإحداثيات
بالنسبة للروبوت المتحرك ، يكفي وضع نقطةعلى الأرض ، هذا إحداثي ثنائي الأبعاد ، وبالنسبة للمعالج ، تحتاج إلى تعيين إحداثيات ثلاثية الأبعاد. كل مناور له متطلباته الخاصة ، وبعد اجتياز البرنامج يمكن محاكاة الأجهزة. وفي الوقت نفسه ، يمكنك رؤية المسارات بوضوح على الفور ، وما سيفعله الروبوت - لا يمكن القيام بذلك من خلال جهاز لوحي أو واجهة محرر نصوص عادية. معنى مثل هذا النظام هو أنه من خلال واجهة واحدة يمكنك التفاعل مع أنواع مختلفة من الروبوتات.
هذه هي التقنيات التي تعمل عبر الأنظمة الأساسية التي يمكنها ذلكتكون مثيرة للاهتمام للأشخاص الذين لا يزالون يبحثون عما يهتمون به. في حالة تقاطع XR والروبوتات ، يمكن ملاحظة تقنيات مثل رؤية الكمبيوتر - تحتوي كل من النظارات والروبوت على كاميرات خاصة لتحليل المساحة. هناك أيضًا خوارزميات SLAM لبناء خريطة ووحدات تحكم ونظام تتبع لتحديد موقع الجهاز.
قراءة المزيد
قارن كيف تم تصوير خسوف القمر بواسطة NASA و Roscosmos
"القوة الخامسة" تخلق "جدران" غير مرئية في الكون. الشيء الرئيسي في النظرية الجديدة للفيزيائيين
نشر خريطة عدوى جدري القرود