Εξέλιξη και Ενίσχυση ιδιοτήτων Πλατφόρμας Επαυξημένης Πραγματικότητας για Ευφυείς Εφαρμογές Κινητού Υπολογισμού

Abstract

Οι έξυπνες συσκευές και συγκεκριμένα τα έξυπνα τηλέφωνα (smartphones), αποτελούν πλέον αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας μας. Σε αυτά, προσφέρεται μια πληθώρα εφαρμογών, που μας βοηθούν σε πολλές πτυχές της ζωής μας. Η επαυξημένη πραγματικότητα δεν είναι μία καινούργια ιδέα, παρόλα αυτά δεν ήταν προσιτή για καθημερινή χρήση μέχρι πρόσφατα. Την τελευταία δεκαετία η επεξεργαστική ισχύς των έξυπνων συσκευών αυξήθηκε ραγδαία, με αποτέλεσμα η δημιουργία εφαρμογών επαυξημένης πραγματικότητας να είναι πλέον εφικτή. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά η εξοικείωση και η διερεύνηση των δυνατοτήτων του εργαλείου ARKit της Apple και στη συνέχεια η σχεδίαση και η ανάπτυξη μίας εφαρμογής με χρήση αυτού του εργαλείου. Η εφαρμογή αυτή θα αφορά την τρισδιάστατη αναπαράσταση μίας άσκησης φυσικής, συγκεκριμένα του νόμου του Coulomb, ώστε να αναδείξουμε το ρόλο που μπορούν να έχουν τέτοιες εφαρμογές στην εκπαίδευση. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να δημιουργεί τοπολογίες ασκήσεων από το μηδέν, καθώς και να τις επεξεργάζεται, να τις αποθηκεύει ή να τις διαγράφει. Η αλληλεπίδραση με την τοπολογία πραγματοποιείται με απλές χειρονομίες του χρήστη, καθώς η εφαρμογή τον καθοδηγεί στις διάφορες ενέργειες που μπορεί να εκτελέσει. Η αναπαράσταση των φορτίων, των δυνάμεων και άλλων μεγεθών γίνεται με τρισδιάστατα μοντέλα, τα οποία δημιουργήσαμε μέσω της διεπαφής που προσφέρει το ARKit. Η εφαρμογή προορίζεται για τις συσκευές που χρησιμοποιούν το λειτουργικό σύστημα iOS, και συγκεκριμένα οι συσκευές iPhone και iPad. Η ανάπτυξη της εφαρμογής έγινε με τη βοήθεια ενός υπολογιστή της Apple Macbook Pro, σε περιβάλλον Mac OS X 11.2.1. Για τη δημιουργία της ήταν απαραίτητη η συγγραφή του κώδικα σε γλώσσα Swift, καθώς και η δημιουργία των τρισδιάστατων μοντέλων που θα χρησιμοποιηθούν. Τα μοντέλα αυτά είναι τα φορτία, ως σφαιρικά μοντέλα, τα διανύσματα δυνάμεων των φορτίων ως βέλη, οι αποστάσεις μεταξύ των φορτίων ως διακεκομμένα ευθύγραμμα τμήματα και τέλος, οι επιγραφές των τιμών των διαφόρων μεγεθών στην τοπολογία. Επίσης για τη δοκιμή της εφαρμογής χρησιμοποιήθηκαν δύο iOS συσκευές, ένα iPhone 8 Plus και ένα iPhone SE 2020, τα οποία χρησιμοποιούν την 14η έκδοση του λειτουργικού συστήματος, το iOS 14. Τέλος, για την ανάπτυξη της εφαρμογής, ήταν απαραίτητη η εγγραφή ως μέλος στο πρόγραμμα ανάπτυξης εφαρμογών για iOS της Apple (iOS Developer Program).