Συντάχθηκε 07-07-2017 11:40
από Dimitra Pateraki
Email συντάκτη: dpateraki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Κύρια: υπάλληλος ΜΗΠΕΡ.
Άλλες ιδιότητες: υπάλληλος
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΜΙΧΑΛΗ ΜΠΟΥΣΟ
με θέμα
Ένα πρωτότυπο γάντι για την προσομοίωση της αίσθησης αφής σε τρισδιάστατες διαδραστικές εφαρμογές
A haptic glove prototype for tactile feedback in 3D interactive applications
Δευτέρα 10 Ιουλίου 2017, 11 π.μ.
Αίθουσα 145Π42, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρώτρια καθηγήτρια Κατερίνα Μανιά (επιβλέπουσα)
Αναπληρωτής Καθηγητής Γιάννης Παπαευσταθίου
Επίκουρος Καθηγητής Βασίλης Σαμολαδάς.
Περίληψη
Παρότι οι απτικές τεχνολογίες χρησιμοποιούνται τις τελευταίες δεκαετίες, η πρόσφατη αύξηση των εφαρμογών εικονικής πραγματικότητας έχει εντείνει την ζήτηση καταναλωτικών απτικών προϊόντων καθώς επίσης και εκλεπτυσμένων μεθόδων απτικών εφαρμογών. Οι απτικές τεχνολογίες εκτός από τεχνολογίες ικανές να φορεθούν, μπορούν να συναντηθούν σε πληθώρα καθημερινών καταναλωτικών ηλεκτρονικών συσκευών. Από κινητά τηλέφωνα, μέχρι τηλεχειριστήρια παιχνιδιών η προσομοίωση της αίσθησης αφής γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ της πραγματικότητας και του εικονικού κόσμου.
Έχοντας ως στόχο την ανάπτυξη ενός φθηνού και φορητού συστήματος το οποίο προσφέρει την απτική αίσθηση, η διπλωματική αυτή εργασία παρουσιάζει μια προσέγγιση απτικής ανάδρασης αναπτύσσοντας ένα πρωτότυπο σύστημα ικανό να προσφέρει, ανάδραση αφής μέσω ενός γαντιού. Το γάντι σχεδιάστηκε ως μοντέλο CAD και του δόθηκε υλική υπόσταση με τη βοήθεια της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Όπως και όλα τα απτικά συστήματα το σύστημα το οποίο υλοποιήθηκε αποτελείται από μια σουίτα λογισμικού της οποίας ο ρόλος είναι να προσδιορίζει τις δυνάμεις που προκύπτουν όταν η εικονική ταυτότητα ενός χρήστη αλληλεπιδρά με αντικείμενα και συσκευή μέσω της οποίας οι δυνάμεις αυτές εφαρμόζονται στον χρήστη. Οι απτικές αυτές δυνάμεις δίνονται στον χρήστη με την βοήθεια ηλεκτρικών μοτέρ και ο έλεγχος αυτών των μοτέρ επιτυγχάνεται μέσω του μικροελεγκτή Arduino. Το απτικό γάντι προσφέρει 10 διαφορετικά σημεία απτικής προσομοίωσης στο χέρι του χρήστη, δύο σε κάθε δάχτυλο. Ένα απτικό σημείο βρίσκεται στο πάνω μέρος κάθε δαχτύλου και ένα δεύτερο σημείο στο κάτω. Κάθε σημείο ενεργοποιείται ανεξάρτητα όταν προκύπτει σύγκρουση του με ψηφιακό αντικείμενο. Επιπλέον το γάντι μπορεί να προσφέρει διαφορετικές εντάσεις απτικής προσομοίωσης μειώνοντας είτε αυξάνοντας την τάση των μοτέρ. Επίσης υλοποιήθηκε μια τρισδιάστατη διαδραστική εφαρμογή της οποίας ο σκοπός είναι να παρουσιάσει τις δυνατότητες του γαντιού. Το σύστημα χρησιμοποιεί τον ελεγκτή Leap Motion για την παρακολούθηση του χεριού και των δαχτύλων και το πλαίσιο λογισμικού Unity για ανίχνευση ψηφιακών συγκρούσεων και rendering των γραφικών.
Abstract [προαιρετικά]
Although Haptic technologies have been in existence for the last couple of decades, the recent rise of virtual reality applications has intensified the demand for consumer-grade haptics as well as sophisticated methods of haptic implementation. Besides wearable technology, haptics can already be encountered in a number of everyday consumer electronics. From mobile devices, to video game controllers the simulation of touch is used to bridge the gap between reality and the virtual world.
Motivated to develop a cheap and portable system which offers the haptic sensation, this thesis offers an approach to haptic feedback provision by developing a prototype system, able to supply vibrotactile feedback through a glove. The wearable glove was designed as a CAD model using a 3D modeling application and brought to life through the process of 3D printing. As all haptic systems the implemented system comprised of a software suit determining the forces that result when a user’s virtual identity interacts with an object and a device through which those forces can be applied to the user. The haptic forces were supplied to the user with the help of electric motors and the control of these motors was achieved using the Arduino microcontroller. The haptic glove is able to offer 10 different points of haptic simulation on the user’s hand, two points on each finger. A haptic point exists on the tip of each finger and a second on the bottom part. Each point is enabled independently when a collision with a virtual object occurs. In addition, the glove is able to provide different vibration strengths by decreasing or increasing the voltage supplied on the motors. A 3D interactive game was also developed with the purpose of showcasing the glove’s features and capabilities. The system utilizes the Leap Motion controller for hand and finger tracking and the Unity software framework for collision detection and graphics rendering.
