AIDED DESIGN AND EXPLOITATION OF MOBILE ROBOTS WITH

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW
2(98)/2014
Marcin Januszka1
WSPOMAGANIE PROJEKTOWANIA I EKSPLOATACJI ROBOTÓW
MOBILNYCH Z ZASTOSOWANIEM TECHNIK POSZERZONEJ
RZECZYWISTOŚCI
1. Wstęp
Od wielu lat podejmowane są próby wspomagania różnych etapów istnienia maszyn
i urządzeń poprzez zastosowanie technik komputerowych. W ostatnich latach coraz
szersze zastosowanie znajdują techniki poszerzonej rzeczywistości (ang. augmented
reality, AR). Techniki AR, jako przykład technik komputerowych stosowanych do
wspomagania człowieka w trakcie realizowania przez niego różnych czynności są
niezwykle interesujące. Pozwalają one łączyć komputerowo generowany świat
(wirtualny) ze światem rzeczywistym (w którym znajduje się użytkownik), w taki
sposób, aby stanowiły one jedno zsyntezowane środowisko. Coraz bardziej powszechne
zainteresowanie technikami AR wiąże się z korzyściami jakie one ze sobą niosą – przede
wszystkim możliwością dodania do tego, co odbieramy własnymi zmysłami, informacji
płynących z baz danych i/lub wiedzy. Zamiast całkowicie zastąpić świat otaczający
człowieka sztucznym – wirtualnym – światem (jak ma to miejsce w przypadku np.
wirtualnej rzeczywistości), AR umożliwia wzbogacenie tego świata poprzez dodanie
potrzebnych informacji i wiedzy, które mogą zwiększyć pewność działania człowieka
[4].
Od kilku lat systemy poszerzonej rzeczywistości znajdują coraz szersze
zastosowanie w wielu dziedzinach życia i techniki. W literaturze opisywane są pewne
próby zastosowania systemów poszerzonej rzeczywistości w dziedzinie projektowania i
eksploatacji. Są to prace prowadzone przez nieliczne ośrodki naukowe. W zakresie
wspomagania procesu projektowo-konstrukcyjnego prowadzone są prace dotyczące:
systemów współpracy grupowej podczas tworzenia oraz modyfikacji modeli 3D w
przestrzeni trójwymiarowej (National University of Singapore) [14], nowoczesnych
systemów wizualizacji stosowanych podczas opracowania środka technicznego
(University of Southern California) [10], systemów pozwalających na porównywanie
elementów rzeczywistych z wirtualnymi modelami (TU München) [12], systemów do
wspomagania projektowania i tworzenia dokumentacji rysunkowej skomplikowanych
systemów rurowych (HITLab New Zeland, Purdue University, University of Sydney)
[1], systemów wspomagających projektowanie ergonomiczne na potrzeby przemysłu
samochodowego, lotniczego i astronautyki (University of Otago) [13].
Również w zakresie wspomagania procesów eksploatacji urządzeń prowadzone są
pewne prace. Opracowany przez S. Feiner, B. MacIntyre i D. Selignamm system
KARMA (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance)
wykorzystuje regułową reprezentację wiedzy dotyczącą procesu obsługi eksploatacyjnej
drukarek [2]. Inny prototypowy system do wspomagania obsługi pojazdów wojskowych
przedstawiają autorzy w [3]. Także w Polsce, w Instytucie Techniki Górniczej KOMAG,
1
Dr inż. Marcin Januszka, Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Śląska
91
prowadzone są prace dotyczące wspomagania procesów utrzymania ruchu w górnictwie.
Autorzy proponują nowoczesne rozwiązania, których zastosowanie pozwoli na
skuteczne wspomaganie uczestników procesu utrzymania ruchu maszyn górniczych,
dzięki skutecznemu stosowaniu wiedzy i systemów AR [11, 15].
Prowadzone (przedstawione powyżej) prace nie są ściśle związane z procesami
projektowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych, które mają swoją specyfikę i w
pewnych aspektach różnią się od procesów dla typowo mechanicznych układów. Prace
w zakresie wspomagania projektowania i eksploatacji układów mechatronicznych, a
szczególnie robotów mobilnych są więc istotnym problemem podjętym przez autora. Od
kilku lat w Instytucie Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Śląskiej prowadzone są
badania w zakresie zastosowania technik do wspomagania procesu opracowania
środków technicznych i dalszych etapów ich istnienia [6, 9]. Jak wynika z
prowadzonych badań szczególne korzyści może nieść stosowanie technik AR w
projektowaniu oraz eksploatacji urządzeń mechatronicznych, w tym robotów mobilnych
[5, 8].
Korzyści w stosowaniu technik AR do wspomagania projektowania
mechatronicznego wynikają ze specyfiki tego procesu, który najczęściej jest realizowany
jako proste „składanie” z istniejących rozwiązań lub adaptacja istniejących rozwiązań z
uzupełnianiem o istniejące elementy, rzadziej natomiast jako opracowywanie całkowicie
nowych układów. Wiele zadań realizowanych w trakcie procesu opracowania robota
mobilnego uznać można tym samym za rutynowe, a stosunkowo rzadko za kreatywne
(twórcze). Ze względu na taki charakter procesu projektowego robotów mobilnych wiele
zadań wymaga dostępu do wiedzy specjalistycznej. Istotne są więc środki pozwalające
pozyskać i prezentować zgromadzoną wiedzę do wspomagania uczestników procesu
projektowania robota mobilnego [7]. W tym zakresie szczególną rolę pełnić mogą
techniki AR.
Odpowiednia wiedza jest także niezwykle przydatna do wspomagania eksploatacji
takich urządzeń. W tym przypadku techniki AR stwarzają możliwość dostarczania
osobom dokonującym eksploatacji niezbędnych informacji (instrukcji uruchomienia,
obsługi, serwisu itp.) bez potrzeby zmiany ułożenia głowy i odwracania uwagi.
Informacje mogą być wyświetlane przed użytkownikiem dokładnie w tym samym
miejscu, w którym dokonuje on czynności obsługowych i dokładnie w chwili
wystąpienia zapotrzebowania na taką informację.
W dalszej części artykułu autor przedstawia zastosowanie technik AR w procesach
projektowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych oraz korzyści wynikające z
takiego sposobu przeniesienia komunikacji z płaszczyzny tekstowej na obrazową.
2. System wspomagania projektowania i eksploatacji
Istotą wspomagania w opracowanym systemie jest dostarczanie człowiekowi
wiedzy, która może być interpretowana i stosowana przez niego w procesie
projektowania i/lub eksploatacji robotów mobilnych. W procesie tym użytkowane są
metody i środki informatyczne (komputerowe) pozwalające wzmocnić możliwości
twórcze uczestników tego procesu. Aby można było wykorzystać system komputerowy
do wspomożenia rozwiązania problemu to problem ten powinien być algorytmiczny.
Na etapie wykorzystania systemu projektant, konstruktor czy też serwisant (lub
grupy tych osób) wyposażony w wyświetlacz HMD zintegrowany z kamerą prowadzi
prace mające na celu opracowanie środka technicznego lub czynności związane z
obsługą tego środka (obsługa operatorska, obsługa serwisowa itd.) (rys. 1) [8]. System
92
AR działa w oparciu o pewną wiedzę zapisaną w bazie wiedzy. Jego działanie może
sprowadzać się do prezentacji odpowiednio reprezentowanej wiedzy. W bliskim
otoczeniu użytkownika wyświetlane są komputerowo generowane obiekty
reprezentujące wiedzę projektową czy eksploatacyjną związaną z danym środkiem
technicznym. Takie komputerowo generowane obiekty (stanowiące środek reprezentacji
wiedzy) widziane są poprzez wyświetlacz. Aby prawidłowo dokonać syntezy obrazu
rzeczywistego i generowanego komputerowo stosowane jest odpowiednie
oprogramowanie do wizualizacji w trybie poszerzonej rzeczywistości Build AR [17]
oraz ARToolKit [16]. Wiedza prezentowana użytkownikowi przy użyciu tego
oprogramowania musi być wcześniej odpowiednio pozyskana i przetworzona (patrz
[5, 7]).
W trakcie projektowania środka technicznego oraz procesów jego eksploatacji
system AR nie wspomaga użytkownika w sposób ciągły. Użytkownik stosuje system
wyłącznie dla wybranych problemów projektowych lub obsługowych, dla których
wcześniej została pozyskana i zapisana pewna wiedza [7].
Rys. 1. Podstawowe komponenty systemu AR oraz wirtualny model widziany przez
wyświetlacz HMD
3. Obszar zastosowania
Opracowany system AR do wspomagania projektowania i eksploatacji może być
stosowany dla różnych środków technicznych. W niniejszym artykule przedstawiono
implementację systemu dokonaną na potrzeby wspomagania osób biorących udział w
wybranych etapach procesu opracowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych - w
szczególności robotów mobilnych.
3.1 Wspomaganie projektowania
Opracowany system znajduje szczególne zastosowanie na etapie projektowania.
Proces projektowania mechatronicznego robotów mobilnych realizowany może być
najczęściej poprzez:
1. proste ,,składanie'' z istniejących rozwiązań,
93
2. adaptację istniejących rozwiązań oraz uzupełnianie o istniejące elementy,
3. tworzenie nowych elementów.
Proces projektowania robotów mobilnych najczęściej przebiega według pierwszego
i drugiego sposobu, który cechuje się projektowaniem nowych wariantów rozwiązań i
wykorzystaniem lub adaptacją w nich dużej liczby istniejących rozwiązań
(standardowych, znormalizowanych, katalogowych). Wiele zadań realizowanych w
trakcie procesu opracowania robota mobilnego uznać można tym samym za rutynowe
lub innowacyjne, a stosunkowo rzadko za kreatywne (twórcze). Komponenty takie jak
układy sterowania, czujniki, akumulatory, układy napędowe (silniki z przekładniami)
rzadko są projektowane pod konkretne rozwiązanie robota, a najczęściej są one
dobierane spośród gotowych rozwiązań. Elementy takie jak np. nadwozia, ramy nośne,
elementy układów przeniesienia napędu najczęściej poddawane są adaptacji. Tylko dla
nielicznych komponentów proces projektowy przeprowadzany jest od początku z
uwzględnieniem konkretnych założeń i wymagań projektowych. Rozwiązania takie
mogą być jednak częściowo wzorowane na istniejących rozwiązaniach. Ze względu na
rutynowy i innowacyjny charakter procesu projektowego robotów mobilnych wiele
zadań wymaga wiedzy specjalistycznej. Z tego względu wspomaganie projektanta
układów mechatronicznych w realizowanych przez niego czynnościach wydaje się być
celowe. Istotne są więc środki pozwalające pozyskać i stosować zgromadzoną wiedzę do
wspomagania uczestników procesu opracowania takiego środka technicznego. Aby
proces opracowania projektu takiego środka technicznego, jakim jest robot mobilny
zakończył się sukcesem, projektant powinien posiadać doświadczenie i mieć dostęp do
interdyscyplinarnej wiedzy z zakresu mechaniki, elektroniki, sterowania i informatyki.
Wiedza ta potrzebna może być na każdym etapie opracowania robota mobilnego i
decyduje o uzyskanym wyniku końcowym.
W zakresie projektowania opracowany system umożliwia wspomaganie
użytkowników w realizacji następujących prac:
 przeprowadzanie
analiz
ergonomicznych
(empiryczna
weryfikacja
ergonomicznych rozwiązań konstrukcyjnych), koncentrujących uwagę na
dostosowaniu produktu do fizycznych i psychicznych predyspozycji człowieka
i/lub warunków użytkowania produktu (analiza pola widzenia, optymalizacja
kształtu, analizy wygody montażu) (rys. 2a),
 opracowania projektu i przeprowadzania analiz rozmieszczenia elementów, w
tym: urządzeń sygnalizacyjnych i sterowniczych dla pulpitów operatora robota,
czy komponentów w pewnym układzie mechatronicznym (np. wiązek
przewodów),
 dopasowania projektowanych robotów do otoczenia (rys. 2b),
 opracowania projektu i przeprowadzania
analiz pod kątem wyglądu
(zgodności z zasadami estetyki i wzornictwa) i kształtu (ang. shape design),
 analizy wyników analiz wytrzymałościowych (np. odkształceń, naprężeń,
przepływów),
 doboru elementów standardowych (katalogowych, znormalizowanych) lub
adaptacji istniejących rozwiązań do nowo projektowanych robotów mobilnych
(rys. 2c),
 weryfikacji poprawności wirtualnej makiety wytworu (robota mobilnego) lub
jego komponentów (rys. 2d);
 wykrywania i analizowania kolizji geometrycznych.
94
a)
b)
c)
d)
Rys. 2. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania projektowania
Opracowany system posiada jeszcze jedną dodatkową możliwość - prezentacji
przyszłemu klientowi wirtualnych prototypów projektowanych robotów. Często zdarza
się, że przyszły klient chciałby poznać szczegółowo projekt swojego produktu zanim
trafi on do produkcji. Do tego celu również można wykorzystać realistyczne
wizualizacje, pozwalające prezentować trójwymiarowe modele (z nałożonymi
realistycznymi teksturami, cieniami, w odpowiednim oświetleniu), różnego rodzaju
interaktywne symulacje (w tym symulacje zachowania robota w rzeczywistych
warunkach) oraz pewną wiedzę z tym związaną.
3.2 Wspomaganie eksploatacji
Równie ważne zastosowanie systemu AR wiąże się z etapem eksploatacji
wytworzonego środka technicznego. System AR stanowi wtedy niejako alternatywę dla
tradycyjnej dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR) robota mobilnego. DTR
opracowana z wykorzystaniem technik poszerzonej rzeczywistości stanowi efektywny
środek wspomagający obsługę techniczną i operatorską danego typu maszyny lub
urządzenia np. robota mobilnego. System AR bazujący na danych i informacjach
pochodzących z takiej nowoczesnej formy dokumentacji eksploatacyjnej stwarza
użytkownikowi możliwość zdobycia podstawowych umiejętności i wprawy w obsłudze
danego, często złożonego, układu mechatronicznego przy znacznej eliminacji ryzyka
uszkodzenia kosztownego urządzenia. Stanowić może to więc także pewien aspekt
szkoleniowy.
Zastosowanie systemu AR w zakresie wspomagania obsługi robota mobilnego w
pierwszym z przypadków polegać może na wykorzystaniu interaktywnego wirtualnego
modelu trójwymiarowego tego urządzenia (tzw. wirtualnej makiety), wyświetlanego w
trybie AR. W takim przypadku system umożliwia użytkownikowi zapoznać się przede
wszystkim z symulacją działania prezentowanego wirtualnego urządzenia/maszyny.
Możliwa jest wizualizacja prezentowanego obiektu w typowych warunkach
zastosowania. Przykładowo możemy więc dokonać wizualizacji działania mobilnego
95
robota do inspekcji kanałów wentylacyjnych w miejscu gdzie będzie on działał, czyli w
rzeczywistych kanałach wentylacyjnych (rys. 3b). Dodatkowo użytkownik ma
możliwość zapoznać się z budową danego urządzenia (rys. 3c, d), procedurą montażu,
demontażu (rys.3a) itd. Istnieje również możliwość prezentacji instrukcji serwisowania
danego urządzenia czy też jakiegoś jego podzespołu.
a)
b)
c)
d)
Rys. 3. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania obsługi z użyciem
wirtualnych makiet wytworów
Szczególnie istotny przypadek zastosowania systemu AR wiąże się ze
wspomaganiem eksploatacji robota bazując na jego rzeczywistej instancji, a nie jak w
pierwszym prezentowanym przypadku bazując na realistycznym, ale jednak wirtualnym
odpowiedniku. Opracowany system pozwala poprawnie przeprowadzić proces obsługi
(np. naprawę lub wymianę zużytej części) rzeczywistego robota. Osoba bez
odpowiedniej wiedzy może być krok po kroku prowadzona przez system udzielający
instrukcji w jakiej kolejności oraz w jaki sposób należy realizować daną czynność
obsługową. System wspomaga użytkownika w taki sposób, że nawet bez wcześniejszego
przeszkolenia jest on w stanie skutecznie realizować proces obsługowy. Odpowiednie
instrukcje wykorzystujące elementy prezentowane w postaci tekstu, trójwymiarowych
interaktywnych modeli, a nawet filmów wizualizowane są w miejscu fizycznego
urządzenia, dla którego przeprowadzana jest obsługa.
Opisywany system także w tym przypadku zastosowania pozwala użytkownikowi
na zapoznanie się z podstawowymi komponentami wchodzącymi w skład rzeczywistego
robota. Informacje o położeniu, nazwie, numerze katalogowym (identyfikacyjnym)
poszczególnych komponentów robota wyświetlane są jednak dokładnie w miejscu
realizacji czynności (bezpośrednio na rzeczywistym robocie) (rys. 4). Funkcjonalność
umożliwiająca prezentację komponentów wykorzystywana jest do wizualizacji wnętrza
robota mobilnego. Możliwa jest wizualizacja rozmieszczenia poszczególnych
komponentów, które nie są normalnie widoczne z zewnątrz i są na przykład ukryte
96
wewnątrz obudowy robota. Informacja taka stanowi podpowiedź dla niedoświadczonego
użytkownika, jaka jest dokładna lokalizacja danego elementu. Informacja ta może być
przydatna np. w przypadku potrzeby jej wymiany lub naprawy.
Rys. 4. Wizualizacja informacji o komponentach robota mobilnego na rzeczywistym
robocie
Wyświetlane mogą być także wszelkiego rodzaju dane i informacje (np. dane
katalogowe tj. parametry, oznaczenia i numeracje) o wybranych komponentach.
Prezentowane informacje związane powinny być z procesem obsługi danego robota i tak
przykładowo informacja o oznaczeniu symbolicznym danego elementu, umożliwić
powinna prawidłowy dobór elementu zamiennego, który będzie montowany w zamian
za istniejący.
Funkcjonalność systemu daje możliwość użytkownikowi zapoznać się z
instrukcjami dotyczącymi obsługi operatorskiej (w tym instrukcjami uruchomienia) oraz
instrukcjami dotyczącymi obsługi technicznej (napraw, wymian), co stanowi szczególnie
istotny aspekt wspomagania użytkownika, prezentowany w niniejszym artykule (rys. 5).
Odpowiednie instrukcje wykorzystują interaktywne modele 3D nakładane na obraz
rzeczywistego obiektu. Instrukcje obsługi, z wizualizacją czynności w czasie
rzeczywistym, powinny umożliwić sprawne, krok po kroku, przeprowadzenie czynności
obsługowych także osobom bez wcześniejszego przeszkolenia. Taki sposób prezentacji
instrukcji jest niezwykle intuicyjny, szczególnie w porównaniu do prezentacja instrukcji
w klasycznej postaci (instrukcje drukowane). System AR w zakresie wspomagania
obsługi zapewnia wizualizację w trybie AR następujących elementów:
 tekstowego i/lub schematycznego opisu sposobu realizacji danej czynności z
możliwością wzbogacenia o filmy,
 informacji o rodzaju używanego narzędzia, niezbędnego w trakcie realizacji
czynności (np. typ i rozmiar klucza niezbędnego do demontażu pokrywy
korpusu robota), w tym jego wizualizacji i symulacji sposobu użycia w trakcie
realizacji danej czynności,
 wizualnej symulacji dowolnej czynności obsługowej (np. sposób demontażu
koła w robocie mobilnym, czy montażu układu wykonawczego).
97
Rys. 5. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania obsługi rzeczywistych
robotów
4. Podsumowanie i wnioski
Naturalną konsekwencją rozwoju wynikającą z zastosowania technologii
komputerowych we wspomaganiu projektowania i eksploatacji układów
mechatronicznych (ale nie tylko w tym obszarze) jest zastąpienie dotychczasowej
tekstowej informacji i wprowadzenia technologii interaktywnych. W artykule
przedstawiono system wspomagania projektowania i eksploatacji robotów mobilnych
pozwalający prezentować pewną wiedzę projektową i eksploatacyjną w interaktywnej
formie. Analizując wyniki prowadzonych prac oraz badań, można zauważyć korzyści
płynące z zastosowania interaktywnych technologii poszerzonej rzeczywistości w
procesie projektowo-konstrukcyjnym, ale także, co szczególnie należy podkreślić, na
etapie eksploatacji (głównie obsługi technicznej i operatorskiej) układów
mechatronicznych.
System poszerzonej rzeczywistości służący do wizualizacji wiedzy i danych może
być bardziej intuicyjny niż tradycyjne sposoby wizualizacji, w tym z wykorzystaniem
drukowanych instrukcji czy danych, informacji, wiedzy wyświetlanych na płaskim
ekranie komputerowym. Wiedza i dane prezentowane użytkownikowi systemu
pozyskiwane są z procesu projektowania i konstruowania danej maszyny lub urządzenia,
w ramach którego opracowywane są wirtualne modele 3D CAD [7]. Dotyczy zarówno
wiedzy projektowej, jak i eksploatacyjnej (związanej z obsługą). W przypadku wiedzy
eksploatacyjnej już na etapie projektowania robota mobilnego powstają elementy
dokumentacji eksploatacyjnej – symulacje montażu, demontażu, obsługi, które używane
są w systemie AR. Sposób prezentacji z zastosowaniem prezentowanego systemu
powoduje lepszą czytelność prezentowanych treści projektantom, konstruktorom,
serwisantom. Wiedza reprezentowana w formie interaktywnych modeli 3D
przekazywana może dokładnie w chwili występowania zapotrzebowania na nią i w taki
sposób aby nie odwracać uwagi użytkownika od realizowanych w tym czasie przez
niego czynności (np. podczas realizacji czynności serwisowych bezpośrednio na
serwisowanym obiekcie).
Przeprowadzone badania walidacyjne opracowanego systemu wykazały znaczne
korzyści z jego zastosowania zarówno w procesie projektowym jak i zadaniach
obsługowych robotów mobilnych. Badania przeprowadzone były z udziałem grupy 30
osób. W przypadku projektantów i realizowanych przez nich zadań projektowych
zastosowanie systemu skutkowało średnią oszczędnością czasu realizacji zadań w
stosunku do klasycznego podejścia (bez zastosowania AR) o 17,8% [5]. Dla zadań
98
związanych z obsługą serwisową zastosowanie systemu AR skutkowało średnią
oszczędnością czasu realizacji zadań obsługowych aż o 26% [5].
Przykłady prezentowane w niniejszym artykule dotyczą stosunkowo mało
złożonych robotów mobilnych. Zdaniem autora system z powodzeniem może
wspomagać użytkownika – projektanta, serwisanta w trakcie pracy związanej z o wiele
bardziej skomplikowanymi urządzeniami mechatronicznymi tj. różnego rodzaju
pojazdami, których obsługa jest często niezwykle skomplikowana i wymaga dużej
wiedzy lub pewnego wspomagania komputerowego. Prace w tym zakresie prowadzone
będą w ramach dalszych badań.
Literatura:
[1]
Dunston P.S., Wang X., Billinghurst M., Hampson B.: Mixed reality benefits for
design perception, Proceedings of International Symposium on Automation and
Robotics in Construction, 2002, s. 191–196,
[2]
Feiner S., MacIntyre B., Selignamm D.: Knowledge-based augmented reality,
Communications, 36(7), 1993, s.53–62,
[3]
Henderson S., Feiner S.: Exploring the Benefits of Augmented Reality
Documentation for Maintenance and Repair, IEEE Transactions on Visualization
and Computer Graphics (TVCG), vol. 17, nr. 10, 2011, s. 1355-1368,
[4]
Januszka M., Oparta na wiedzy metoda wspomagania procesu opracowania
środka technicznego z zastosowaniem poszerzonej rzeczywistości, Mechanik,
2/2013, (pełna wersja dostępna na płycie CD)
[5]
Januszka M.: Metoda wspomagania procesu projektowania i konstruowania z
zastosowaniem poszerzonej rzeczywistości, Monografia, Seria: Zeszyty Nr 147,
Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Gliwice, 2012
[6]
Januszka M.: Interaktywna dokumentacja maszyn i urządzeń z zastosowaniem
techniki poszerzonej rzeczywistości, Mechanik, 10/2012, s. 891,
[7]
Januszka M., Moczulski W.: Acquisition and Knowledge Representation in the
Product Development Process with the Use of Augmented Reality, J. Stjepandic
et al. (eds.), Concurrent Engineering Approaches for Sustainable Product
Development in a Multi-Disciplinary Environment, Springer-Verlag London,
2013, s. 315-326,
[8]
Januszka M., Moczulski W.: Augmented reality system for aiding engineering
design process of machinery systems, Journal of Systems Science and Systems
Engineering, 20 (3), Springer, 2011, pp.294-309,
[9]
Januszka M., Moczulski W.: Augmented reality for machinery systems design
and development, Pokojski J., Fukuda S., Salwiński J. (Red.): New World
Situation – New Directions in Concurent Engineering (Advanced Concurent
Engineering Series), Springer, 2010, s. 79-86,
[10] Lu S. C.-Y., Shpitalni M., Gadh R.: Virtual and augmented reality technologies
for product realization, Annals of the CIRP, vol. 48, 1999, s. 471–495,
[11] Michalak D., Winkler T. , Jaszczyk L.: Zastosowanie technologii augmented
reality oraz RFID w szkoleniach operatorów maszyn, Materiały konferencyjne
XIV Międzynarodowej Szkoły komputerowego wspomagania projektowania,
wytwarzania i eksploatacji, Wojskowa Akademia Techniczna, 2010, s. 279–304,
[12] Nölle S., Klinker G.: Augmented Reality as a Comparison Tool in Automotive
Industry, ISMAR 2006, 2006, s. 249–250,
99
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
Regenbrecht H., Baratoff G., Wilke W.: Augmented reality projects in
automotive and aerospace industry, Computer Graphics and Applications, 2005,
s. 48–56,
Shen Y, Ong S., Nee A.: Augmented reality for collaborative product design and
development, Design Studies, 31(2), 2010, s. 118–145,
Winkler T.: Organizacja zasobów wiedzy projektowej i eksploatacyjnej w cyklu
życia maszyn i urządzeń górniczych, Wiadomości Górnicze, 3/2010, s. 134–139,
Strona producenta oprogramowania ARToolKit, {Dostępny – 18.02.2014:
http://www.artoolworks.com},
Strona producenta oprogramowania BuildAR Pro, {Dostępny – 18.02.2014:
http://www.buildar.co.nz},
Streszczenie
W artykule przedstawiono zastosowanie systemu poszerzonej rzeczywistości do
wspomagania prac projektowo-konstrukcyjnych oraz czynności obsługowych
(eksploatacji) urządzeń mechatronicznych, w szczególności robotów mobilnych.
Przedstawiany w artykule system bazuje na metodzie wizualizacji wykorzystującej
techniki tzw. poszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR). Poszerzona
rzeczywistość pozwala łączyć komputerowo generowany świat wirtualny ze światem
rzeczywistym w taki sposób aby stanowiły one jedno zsyntezowane środowisko.
Wykorzystanie nowoczesnych technik wizualizacji tj. AR w procesie projektowania i
eksploatacji pozwala na znaczne zwiększenie efektywności tych procesów.
Słowa kluczowe: poszerzona rzeczywistość, CAD, systemy bazujące na wiedzy,
wizualizacja, systemy interaktywne
AIDED DESIGN AND EXPLOITATION OF MOBILE ROBOTS WITH
AUGMENTED REALITY TECHNIQUES
Abstract
This paper describes a system aiding design, maintenance and repair processes of
mechatronic devices, especially mobile robots. The system is based on the method of
visualization using an augmented reality techniques. Augmented reality allows to
combine a computer generated virtual world with a real world in such a way that they
appear as one environment. Using advanced visualization techniques such as AR in the
product development process and maintenance and repair processes can significantly
increase the efficiency of these processes.
Keywords: augmented reality, CAD, knowledge based engineering, visualization,
interactive systems
100