Prin prezentul proiect se propune un ciclu inovativ de prototipare virtuală cu integrarea explicită a tehnicii de realitate virtuală

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAŞOV FACULTATEA INGINERIE TEHNOLOGICĂ CATEDRA D.P.R.

Programul:	IIDEI
Tipul proiectului:	Proiecte de cercetare exploratoire
Cod proiect:	ID_132

IREAL - Interfaţă cu retur haptic pentru prototiparea virtuală în mediu imersiv


Sinteza proiectului 2007-2010

Director de proiect: Prof. dr. ing. Doru TALABĂ

Membrii echipei de realizare:

Prof.dr.ing. Csaba Antonya

Dr.ing. Florin Gîrbacia

Drd.ing. Hunor Erdelyi

Drd.ing. Septimiu Nechifor

Drd.ing. Cristian Postelnicu

Braşov, 2010

1Dezvoltarea sistemelor haptice individuale cu un grad de libertate pentru volan şi semnalizatorul de direcţie

Prin prezentul proiect se propune un ciclu inovativ de prototipare virtuală cu integrarea explicită a tehnicii de realitate virtuală (Figura 2). În această interpretare nouă, prototipul virtual este definit ca o simulare pe calculator a unui produs fizic, care poate fi prezentat prin tehnici de realitate virtuală interactive multimodale, ce poate fi analizat şi testat în diferite faze ale ciclului de viaţă a produsului.

Fig. 1 Ciclului inovativ de Prototipare Virtuală
Noutatea în ciclul de prototipare(figura 2) constă în prezentarea prototipului virtual şi a rezultatelor analizelor şi simulărilor prin metode multimodale de interacţiune.

Ciclul de prototipare virtuală începe cu proiectarea 3D a produsului utilizând tehnica CAD şi proiectare asistată de realitate virtuală denumită VRAD (acronim pentru Virtual Reality Aided Design). Rezultatele acestei etape sunt modelele solide 3D ale produsului, care vor fi utilizate în analize şi simulări asistate de calculator.

Etapa a doua, denumită „Prototipare Virtuală Haptică” înglobează tehnici convenţionale CAE precum şi prezentarea rezultatelor utilizând sisteme haptice dedicate aplicaţiei. Această etapă utilizează modelele 3D furnizate de etapa anterioară în analize de mecanică computaţională şi simulări pe calculator a ansamblului produsului, supus diferitelor condiţii de analiză şi testare asistată de calculator. Răspunsul în forţă sau moment a sistemelor mecanice va fi testat pe sistemele haptice, după care se va decide optimizarea proiectului.

După ce s-au efectuat teste pe sistemele haptice, se iau decizii asupra modificării proiectului. Se revine la modelul 3D CAD şi se efectuează modificări utilizând tehnici CAD şi VRAD. Aceste activităţi sunt grupate în etapa denumită Modificarea proiectului.

În etapa de evaluare se încearcă prototipul virtual optimizat pe sistemul haptic şi se evaluează rezultatele modificărilor. Dacă este nevoie se repetă ultimele două etape până se ajunge la un rezultat acceptabil.

1.1Proiectarea şi dezvoltarea sistemului haptic individual cu un grad de libertate pentru semnalizatorul de direcţie

La semnalizatoare de direcţie se accentuează returul de forţă la acţionarea semnalizatoarelor iar mecanismul trebuie proiectat în aşa fel ca să se obţină proprietăţile haptice dorite. Profilul de forţă caracterizează din punct de vedere haptic semnalizatorul, şi ca atare este parametrul de proiectare pe care se axează dezvoltarea sistemului haptic şi sinteza dinamică a mecanismului cu came a semnalizatorului. În general, semnalizatoarele (figura 3, a) de direcţie utilizează mecanisme cu camă pentru a defini poziţiile semnalizatorului şi pentru a obţine comportamentul specific a acestora în timpul utilizării lor.

Fig. 2 Semnalizatorul şi mecanismul cu camă (a); Dispozitivul haptic pentru semnalizator (b)
Pentru dezvoltarea sistemului haptic (figura 3 b) cu un grad de libertate pentru simularea returului de forţă a semnalizatorului s-a folosit un motor electric de curent continuu fără perii tip MAXON EC – Powermax 30 echipat cu un mecanism planetar pe arbore, şi senzor de poziţie unghiular optic cu rezoluţia de 0,72 grade încorporat, un modul de comandă digital tip EPOS 70/10, capabil de control în poziţie sau în curent, care permite transfer de date la 1Mb/s. Motorul electric a fost prins pe un suport metalic iar pe arborele motorului a fost montat un levier din plastic de 180 mm lungime şi de diametru de 11 mm prin intermediul căreia utilizatorul poată acţiona cu un moment mecanic în sistem.

Pentru a obţine cuplul dorit la arborele motorului electric a fost dezvoltat un program de comandă, care a fost implementat în limbajul de programare C++. Pe baza profilului de forţă care se simulează pe dispozitivul haptic se determină un profil de curent de alimentare a motorului – în funcţie de poziţia unghiulară a rotorului – care este citită în memoria calculatorului. Profilul de curent aferent profilului de forţă este determinat of-line cu un simplu calcul bazat pe proprietăţile electro-mecanice a sistemului. Poziţia unghiulară a levierului este monitorizată în timp real, cu ajutorul căreia se determină apoi cuplul la arborele motorului obţinut din profilul de forţă simulată pe dispozitivul haptic.

În proiect se propune o metoda numerică originală, bazată pe calcule energetice, care poate fi aplicată la determinarea geometriei camei aferente unui profil de forţă care a fost testat preliminar pe sistemul haptic. Astfel se poate închide ciclul de prototipare virtuală a semnalizatorului, şi se poate proiecta semnalizatorul şi mecanismul acestuia ce va permite obţinerea comportamentul haptic dorit.

1.2Proiectarea şi dezvoltarea sistemului haptic individual cu un grad de libertate pentru volan

Sistemul haptic propus în acest proiect este un element important în ciclul de prototipare virtuală a sistemului de direcţie. Rolul dispozitivului haptic în acest ciclu de prototipare virtuală este testarea returului haptic a servomecanismului hidraulic. Utilizând sistemul haptic dezvoltat poate fi simulat returul de forţă la volan determinat cu simularea multicorp a sistemului. Astfel se pot lua decizii asupra modificării proiectului, care apoi pot fi testate pe sistemul haptic fără să fie nevoie de producerea unui prototip fizic.

Sistemul hardware al dispozitivului haptic (figura 4) este asemănător cu cel prezentat anterior pentru prototiparea virtuală haptică a semnalizatorului. S-a folosit un motor MAXON EC – Powermax 30 cu mecanism planetar montat pe arbore, senzor de poziţie unghiular şi, un modul de comandă digital tip EPOS 70/10. Pe arborele motorului s-a montat un volan de autoturism.


Fig. 3 Interfaţa haptică pentru volan
Pentru simularea returului de forţă al sistemului de direcţie a fost necesară implementarea unui program de calcul ON-LINE care să permită simularea forţelor din sistemul de direcţie în diferite condiţii.

Deoarece returul de forţă al sistemului de direcţie depinde în mare măsură de configuraţia suspensiei automobilului şi de cinematica sistemului de direcţie, trebuie modelată suspensia din faţă, împreună cu sistemul de direcţie. Pentru modelare s-a ales o suspensie independentă cu două braţe oscilante transversale. Utilizând programul MATLAB/Simmechanics s-a construit modelul multicorp al punţii şi al sistemului de direcţie. Acest model a avut ca date de intrare excitarea roţii în direcţia verticală şi rotirea pinionului, iar ca date de ieşire returul de forţă din sistemul de direcţie. În timpul rulării simulării, se calculează momentul pinionului, în funcţie de excitarea roţilor şi a unghiurilor de virare a acestora. Din momentul mecanic al pinionului este calculat curentul electric de alimentare a motorului electric al dispozitivului haptic, care în continuare este comunicat modulului de comandă digital al acestuia. Senzorul de poziţiei unghiulare a rotorului transmite informaţii de intrare pentru modulul de calcul.

Pentru vizualizarea simulării s-a realizat un model VRML al suspensiei. În timpul rulării simulării, modelul dinamic de calcul comunică poziţia şi orientarea fiecărui corp al suspensiei, iar modulul de vizualizare al modelului VRML încorporat in modelul Simmechanics actualizează animaţia simulării.

Returul de forţă al sistemului de direcţie poate fi evaluat astfel pe dispozitivul haptic dezvoltat, ajutând la luarea unei decizii asupra modificării proiectului iniţial. În cazul modificării geometriei valvei servomecanismului, noii parametrii vor fi introduşi în modulul de calcul dinamic, iar rezultatul modificărilor poate fie evaluat din nou utilizând dispozitivul haptic dezvoltat. În plus sistemul poate fi adaptat şi pentru simularea servomecanismului electric, testând diferiţi algoritmi de control al forţei de asistare. Astfel se închide ciclul de prototipare virtuală haptică a sistemului de direcţie.

2Modele CAD/CAE pentru volan şi semnalizatorul de direcţie

2.1Modele CAD/CAE ale semnalizatorului

Pentru semnalizator s-au elaborat modelele CAD ale tuturor componentelor sistemului: suportul (în care este prelucrată profilul camei), levierul, tachetul, arcul tachetului, mecanismul de revenire a levierului, contactele electrice şi arcurile acestora (figura 5, a).

Fig. 4 Modele CAD a componentelor semnalizatorului (a); Modelulul multicorp a semnalizatorului (b)
Modelul CAE (figura 5, b) a fost realizat în softul ADAMS/View, în care, folosind principalele elemente ale mecanismului de camă s-a construit modelul multicorp al semnalizatorului. După cum este prezentat şi în figura 36, la construirea modelului multicorp, s-au folosit corpurile: levier (1), tachet (2), camă (3) şi două corpuri ajutătoare (4 şi 5) pentru simularea operaţiei de comutare a semnalizatorului. Cuplele cinematice folosite în model sunt: cupla de rotaţie (A) şi cuple de translaţie (B, C şi D). În construcţia modelului multicorp s-au folosit două elemente de forţă şi anume două unităţi de arc-amortizor, şi modele de contact între camă tachet şi între levier şi corp ajutător (F şi E).

2.2Modele CAD/CAE ale sistemului de direcţie

Pentru sistemul de direcţie s-au elaborat modelele CAD ale unităţii pinionului, a valvei servomecanismului hidraulice, cremalieră şi elementele de etanşare şi carcasei cutiei de direcţie(figura 6, a, b, c, d). Sistemul de direcţie a fost implementat în modelul suspensiei automobilului (figura 6, e). Modelul ansamblului CAD al suspensiei s-a realizat din următoarele modele ale componentelor: braţ oscilant superior şi inferior pentru partea stângă şi partea dreaptă, butucul roţii (stânga şi dreapta), jante, pneuri, amortizorul, bielete şi şasiu.

Fig. 5 Modelele CAD ale sistemului de direcţie (a, b, c, d) şi a punţii (e)
Deoarece este nevoie de calcul on line în cazul prototipării virtuale haptice a sistemului de direcţie şi totodată motorului electric a dispozitivului haptic trebuie controlat, s-a ales modelarea sistemului cu softul MATLAB/Simmechanics şi Simulink. Utilizând softurile menţionate s-a construit modelul multicorp a punţii şi a sistemului de direcţie. Proprietăţile mecanice ale corpurilor, poziţia şi orientarea acestora a fost extrasă din modelul ansamblului CAD. După acesta s-au impus constrângerile cinematice între corpuri şi elementele de forţă. O imagine a sistemului multicorp modelat cu Simmechanics şi fluxul de informaţie către sistemul haptic şi către sistemul de vizualizare este prezentat în figura 7.


Fig. 6 Sistemului multicorp modelat cu Simmechanics şi fluxul de informaţie către sistemul haptic şi către sistemul de vizualizare
Vizualizarea simulării s-a realizat prin intermediul modelelor VRML exportate din modelele CAD asamblate ţinând cont de poziţiile şi orientările componentelor. În timpul rulării simulării, poziţiile şi orientările corpurilor se calculează pentru fiecare pas de integrare şi se actualizează animaţia. În timpul simulării se poate schimba punctul de vizualizare şi se poate roti, mări sau micşora puntea utilizând funcţiile de navigare în mediul virtual.

3Dezvoltarea sistemelor haptice individuale pentru pedala ambreiajului şi schimbătorul de viteze

Dezvoltarea unor noi componente de automobile implică dezvoltarea a numeroase prototipuri virtuale înaintea stabilirii unei soluţii finale. Principalul avantaj al utilizării dispozitivelor haptice dedicate pentru prototiparea virtuală îl reprezintă utilizarea unui singur dispozitiv mecanic ca un prototip universal pentru testarea rapida a noilor prototipuri virtuale ale componentelor auto. În mod tradiţional, proiectantul este veriga dintre consumator şi produsul final prin interpretarea nevoilor consumatorilor şi prin transformarea lor în formă. Prin combinarea sistemelor 3D CAD şi programelor de analiză, proiectantul poate examina dacă geometria creată corespunde cu cerinţele consumatorilor. Procesul de proiectare însă implică într-o oarecare măsură şi subiectivitatea proiectantului. Un mediu virtual poate fi creat prin utilizarea tehnicilor de Realitate Virtuală, în care utilizatorul poate specifica comportamentul produsului într-un mod direct fără interferenţa proiectantului. Astfel nu numai procesul de proiectare capătă obiectivitate sporită dar scade şi timpul şi implicit costul dezvoltării unui produs prin scăderea numărului de prototipuri fizice. In plus, datorita procesului natural de interacţiune cu prototipul virtual sistemele haptice pot fi utilizate pentru numeroase studii cu scopul de a obţine opiniile referitoare la prototipul proiectat direct de la potenţialii clienţi. În cadrul fazei 3 obiectivele vizate au fost: dezvoltarea sistemelor haptice individuale pentru pedala ambreiajului şi schimbătorul de viteze, realizarea modelelor CAD/CAE pentru pedala ambreiajului si schimbătorului de viteze, realizarea de experimente privind prototiparea virtuala utilizând dispozitivele haptice dezvoltate.

3.1Proiectarea sistemului mecanic al sistemelor haptice.

Sistemele haptice au fost dezvoltate într-un mod care permite implicarea acestora în procesul de prototipare virtuală a schimbătoarelor de viteze şi a ambreiajelor. Aceste sisteme haptice permit testarea rezultatelor numerice furnizate de analizele pe calculator într-un mod natural. Controlul sistemelor haptice a fost realizat in programul Simulink (fig. 8, stânga) conceput în aşa fel ca să permite simularea diferitelor profiluri de forţă. Ca atare, a fost dezvoltat un bloc de comandă-comunicare a „controler”-ului motorului, care preia date referitoare la poziţia manetei şi comunică curentul de alimentare, cu care motorul va fi alimentat pentru a obţine momentul dorit pe arbore. Introducerea profilului de forţă a fost realizat prin intermediul unui tabel, numit Look-Up Table, care pe baza datelor stocate şi în funcţie de unghiul de rotaţie a arborelui motorului determină momentul la arborele reductorului, cu metodă de interpolare liniară. Pe baza momentului determinat prin simulări CAE un bloc calculează curentul de alimentare a motorului şi transmite valoarea la blocul de comunicare, care la rândul său comunică această valoare controlerului. Această abordare permite testarea diferitelor curbe obţinute prin simulări.



Fig. 8 Modelul Simulink al modulului de control al sistemelor haptice cu diferite profiluri de forţă (stânga) şi proiectul sistemului haptic cu două grade de libertate pentru schimbătorul de viteze (dreapta)

În prima instanţă a fost conceput un sistem cu un singur grad de libertate pentru maneta schimbătorului de viteze după care a fost proiectat şi un sistem haptic cu două grade de libertate folosind două motoare electrice montate la un unghi de 90 de grade, care controlează cele două grade de libertate de rotaţie, la care un motor este montat fix, iar celălalt este mobil (fig. 1, dreapta).

3.2Dezvoltarea sistemelor haptice individuale

Arhitectura sistemelor haptice dezvoltate este compusă dintr-un calculator, un motor electric, şi un controler cu comunicare în timp real. Pentru dezvoltarea sistemelor haptice s-au folosit motoare electrice de curent continuu fără perii tip MAXON EC – Powermax 30 echipate cu mecanisme planetar pe arbore, şi senzori de poziţie unghiular optic cu rezoluţia de 0,72 grade încorporat, un modul de comandă digital tip EPOS 70/10, capabil de control în poziţie sau în curent, care permite transfer de date la 1Mb/s. Motorul electric a fost prins pe un suport metalic, iar pe arborele motorului a fost montată fie maneta schimbătorului de viteze fie pedala ambreiajului.

Deoarece dispozitivele haptice au fost concepute să simuleze diferite profiluri de forţă predeterminate, nu avem nevoie de calcule „on-line”. Astfel arhitectura programului de comandă a motorului nu devine prea complicată şi avem răspuns în timp real a sistemului. Pe baza profilului de forţă care se simulează pe dispozitivul haptic se determină un profil de curent de alimentare al motorului care este citit în memoria calculatorului. Profilul de curent aferent profilului de forţă este determinat cu un simplu calcul bazat pe proprietăţile electro-mecanice ale sistemului în funcţie de poziţia unghiulară a rotorului. În figura 9 este prezentat sistemul haptic individual al manetei schimbătorului de viteze (stânga) şi sistemul haptic individual al pedalei ambreiajului (dreapta).

Fig. 9 Sistemul haptic individual al manetei schimbătorului de viteze (stânga) şi al pedalei ambreiajului (dreapta)

4Experimente privind prototiparea virtuala utilizând dispozitivele haptice dezvoltate

Pentru a explora beneficiile conceptului de prototipare virtuală bazată pe dispozitivele haptice dedicate au fost realizate patru experimente care au avut ca obiectiv evaluarea eficienţei individuale a dispozitivelor haptice dezvoltate în cadrul acestui proiect pentru prototiparea virtuală comparativ cu utilizarea sistemelor convenţionale de prototipare virtuală bazate pe rezultate numerice. In cadrul testelor a fost implicat un grup de opt subiecţi cu vârsta cuprinsa între de 25-37 de ani din grupul de cercetare al catedrei de Design de Produs şi Robotica. Înainte de efectuarea testelor, subiecţilor le-a fost explicat scopul acestor experimente şi instalaţia experimentală. De asemenea, subiecţii au avut oportunitatea de a se familiariza cu aceste echipamentele şi mediul de lucru anterior experimentului. În urma testelor au fost colectate informaţii calitative care reprezintă performantele utilizatorilor precum şi opiniile/observaţiile cu privire la utilizarea dispozitivele haptice realizate pentru prototiparea virtuală.

4.1Experimente privind prototiparea virtuala utilizând sistemul haptic individual un grad de libertate pentru semnalizatorul de direcţie

Obiectivul acestui experiment a fost de a testa diferite profile de forţă obţinute prin analiza multicorp a modelului virtual al semnalizatorului precum şi de a obţine modelul virtual al mecanismului cu camă al semnalizatorului pornind de la un profil de forţă testat pe sistemul haptic.

Fig. 10Testarea profilului de forţă al mecanismului cu camă a semnalizatorului utilizând sistemul haptic cu

un grad de libertate pentru semnalizatorul de direcţie

4.2Experimente privind prototiparea virtuala utilizând sistemul haptic individual cu un grad de libertate pentru volan

Obiectivul acestui experiment a fost de a evalua posibilitatea estimării corecte a transmisibilităţii sistemului de direcţie caracterizat prin diferite curbe de servoasistare, în cazul utilizării procesului convenţional de prototipare virtuală bazat pe rezultate numerice comparativ cu procesul de prototipare virtuală bazat pe echipamentele haptice cu un grad de libertate pentru volan. Folosind sistemul haptic dezvoltat, utilizatorul poate să „simtă” returul de forţă din volan determinat de simularea multicorp. In acest mod pot fi testate diferite curbe de servoasistare pe sistemul haptic, astfel putând fi estimată eficient transmisibilitatea sistemului.



Fig. 11 Testarea curbelor de servoasistare utilizând sistemul haptic cu

un grad de libertate pentru volan

4.3Experimente privind prototiparea virtuala utilizând sistemul haptic individual pentru schimbătorul de viteze

Obiectivul acestui experiment a fost de a testa profilul forţei la cuplarea unei trepte obţinut prin analiza multicorp a modelului virtual al sincronizatorului la cuplarea unei trepte a schimbătorului de viteze.



Fig. 12 Testarea profilului forţei la cuplarea unei trepte utilizând sistemul haptic cu

un grad de libertate pentru schimbătorul de viteze

4.4Experimente privind prototiparea virtuala utilizând sistemul haptic individual pentru pedala de ambreiaj

Obiectivul acestui experiment a fost de a testa profilul de forţă al arcului de presiune tip diafragmă al ambreiajului obţinut prin modelarea combinată multicorp şi elemente finite a ansamblului pedalei de ambreiaj.


Fig. 13 Testarea profilului forţei arcului diafragmă al ambreiajului utilizând sistemul haptic cu

un grad de libertate pentru pedala de ambreiaj

În urma experimentelor realizate se demonstrează calităţi certe ale echipamentelor haptice dedicate pentru prototipare virtuală dezvoltate în acest proiect putând fi formulate următoarele concluzii specifice:

• 
  utilizarea unui singur dispozitiv mecanic ca prototip universal pentru testarea imediata a noilor prototipuri virtuale ale componentelor auto;
  
• 
  simplitatea testării diferitelor caracteristici ale prototipurilor virtuale utilizând echipamentele haptice comparativ cu prototipare virtuală bazat pe rezultate numerice;
  
• 
  modul de interacţiune natural cu prototipul virtual utilizând dispozitivele experimentale realizată;
  

timpul de instruire scurt al utilizatorilor;

4.5Dezvoltarea modului software de comanda a robotului paralel Stewart

Pentru a percepe cu realism mişcările simulate de virare ale automobilului este utilizat un robot paralel Stewart Moog 6DOF2000E fabricat de compania Moog Motion System. Fabricantul acestui echipament nu pune la dispoziţie un modul software pentru dezvoltarea de aplicaţii software dedicate (Aplication Programming Interface sau Software Development Kit), doar a un program executabil de rulare a unui fisier ce descrie miscarea robotului generat anterior. Acest program nu a putut fi utilizat deoarece în cadrul acestui proiect s-a dorit realizarea unor aplicaţii interactive, nu rularea unor simulari statice. De aceea în cadrul acestui proiect a fost dezvoltat un modul de comanda a robotului Stewart Moog bazat pe o interfata Ethernet care permite realizarea urmatoarelor functionalitati:

• 
  comanda celor sase actuatori prin specificarea directa a lungimii fiecaruia;
  
• 
  comanda celor sase actuatori prin specificarea valorilor pentru cele sase grade de libertate (roll, pitch, heave,surge, yaw, lateral);
  
• 
  transmiterea a diferite comenzi (initializare comunicatie, alimentarea actuatori, pornire simulare, parcare robot etc.) receptionarea şi interpretarea mesajelor transmise de unitatea de comanda a robotului, interpretarea erorilor.
  

Fig.14 Reprezentarea gradelor de libertate ale robotului Moog 6DOF2000E

Pentru comunicaţia dintre simulatorul auto dezvoltat şi unitatea de comandă a robotului Moog, pot fi utilizate protocoalele de comunicaţie TCP/IP şi UDP (User Datagram Protocol). Diferenţa dintre aceste protocoale este că protocolul TCP/IP este sigur, dar lent deoarece realizează verificarea primirii datelor de către client, iar protocolul UDP este rapid deoarece nu mai realizează aceste verificări ale datelor, dar totodată fiabilitatea acestuia este mai scăzută deoarece nu există siguranţa primirii lor de către client. Conform schemei bloc, prezentată în figura 15 se observă că informaţiile pot fi transmise între modulul de comanda al simulatorului auto şi robotul Moog prin intermediul protocolului de comunicare UDP (User Datagram Format). Utilizarea acestuia este esenţială pentru realizarea transferului datelor în timp real (<15ms), pentru evitarea întârzierilor între comenzi şi percepţia realistă a returului haptic. Implementarea protocolului de comunicaţie UDP s-a realizat prin intermediul librăriei Winsock (Windows Sockets API).

Fig. 15 Comunicarea mesajelor dintre simulatorul dezvoltat şi robotul Moog 6DOF2000E

Modulul de comunicaţie dintre simulatorul auto şi unitatea de comandă a robotului Moog , utilizează pentru schimbul de informaţii o serie de categorii de mesaje:

• 
  mesaje pentru transmiterea comenzilor de schimbare a stării de funcţionare a robotului;
  
• 
  mesaje pentru comanda celor sase actuatori prin specificarea directa a lungimii fiecaruia;
  
• 
  mesaje pentru comanda celor sase actuatori prin specificarea valorilor pentru cele sase grade de libertate;
  

4.6implementarea modului software de simulare în timp real

Pentru implementarea modului software de simulare în timp real, într-o primă etapă au fost implementate funcţii de calcul a dinamicii automobilului utilizând formalismele de calcul descrise în paragraful 2.4. Rezultatele obţinute în urma simulării sunt transmise prin intermediul modului de comandă prezentat în sectiunea anterioară către robotul Moog pentru percptia virajelor, acceleratiei şi franarii automobilului precum şi pentru actualizarea deplasarii automobilului îm mediul virtual.

În următoarea etapa au fost generate mediile virtuale 3D demonstrative folosind programul CAD Solidworks şi exportate în limbajul standardizat ISO de reprezentare a mediilor virtuale VRML(Virtual Reality Modelling Language). Limbajul VRML este modular, cu o structură arborescentă ierarhică a entităţilor, permiţând crearea unor scene 3D în care utilizatorul poate naviga liber(fig. 16). Obiectele VRML sunt descrise sub forma unor noduri, existând un mecanism de imbricare a lor. Fişierele VRML sunt fişiere text care pot fi create prin utilizarea unui editor de text şi salvate în format ASCII cu extensia .wrl . Pentru vizualizare se folosesc programe specializate, cele mai populare fiind BSContact. Aceste program citeste fişierul scris în limbajul VRML şi generează automat mediul virtual.

Fig. 16 Mediu virtual simulare autoturism drum drept

(ii) - aplicaţie demonstrativă complexă pentru simularea automobilului într-un oraş: în cadrul acestei aplicaţii utilizatorul poate sa testeze prin toate echipamentele haptice de prototipare virtuala dezvoltate în acest proiect, precum şi comportamentul automobilului la acceleraţie şi frânare. A fost modelat un mediu virtual al unui oraş ce conţine drumuri cu diferite viraje pe care utilizatorul trebuie sa se deplaseze (fig. 17). Pentru automobil au fost stabiliţi aceeaşi parametri iniţiali specificaţi în aplicaţia anterioara.

Fig. 17 Mediu virtual 3D aplicatie demonstrativa simulare autoturism în oraş