Απτική Ανάδραση Σε Περιβάλλον Εικονικής Προσομοίωσης Παραμορφώσιμων Φυσικών Δομών: Εφαρμογή Μοντέλου Δικτυώματος Μαζών-ελατηρίων

Abstract

Τα τελευταία χρόνια - που η υπολογιστική ισχύς και το μειωμένο κόστος το επιτρέπουν - έχουν προκύψει καινούργιοι, πιο προηγμένοι τρόποι επικοινωνίας του ανθρώπου με τον υπολογιστή. Η εικονική πραγματικότητα αποτελεί τον κυριότερο από αυτούς και έχει να επιδείξει ενδιαφέρουσες εφαρμογές σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης ζωής. Πρόκειται για την ανάπτυξη στον υπολογιστή ενός περιβάλλοντος «πλούσιου σε αισθήσεις» οι οποίες προσδίδουν αίσθημα ρεαλισμού και αμεσότητας στο χρήστη. Στην εργασία αυτή θα επικεντρωθούμε στη μελέτη απτικών συστημάτων (συστήματα που παρέχουν τη δυνατότητα στο χρήστη να αποκτήσει πληροφορίες για το εικονικό περιβάλλον μέσω της αίσθησης της αφής), και τα οποία λειτουργούν με ανάδραση δύναμης προς τον άνθρωπο χειριστή. Θα αναφερθούν αρκετά παραδείγματα τέτοιων απτικών διατάξεων που ήδη υπάρχουν. Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε ένα τέτοιο σύστημα για την προσομοίωση ψηλαφητικής διάγνωσης. Για το λόγο αυτό, θα γίνει μία σύντομη βιβλιογραφική μελέτη των πιο γνωστών μοντέλων που χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση παραμορφώσιμων αντικειμένων στο εικονικό περιβάλλον. Θα επιλέξουμε ένα από τα μοντέλα αυτά και θα δημιουργήσουμε μία εικονική δομή που να προσομοιώνει μαλακό ιστό ως προς τις απτικές ιδιότητες. Στη συνέχεια, θα γίνει σύζευξη του εικονικού περιβάλλοντος που δημιουργήσαμε με τη συγκεκριμένη απτική διάταξη που διαθέτουμε , θα μελετηθούν τα προβλήματα που αντιμετωπίσαμε κατά τη διαδικασία αυτή και θα προταθούν κάποιες λύσεις για αυτά. Τέλος, θα αξιολογήσουμε το σύστημα που δημιουργήσαμε ως προς την δυνατότητα αντίληψης διαφοροποιήσεων της σκληρότητας της εικονικής δομής με ένα πείραμα, και συγκρίνοντας την δυνατότητα αντίληψης (που έχει κανείς μέσω του όλου απτικού συστήματος) με την πραγματική.