Haptisches Rendern: Kollisionserkennung und Kraftberechnung



Realitätsnahe Bilder können heutzutage in interaktiven virtuellen Simulationen erzeugt werden. Der nächste Schritt hin zu einer noch realistischeren Erfahrung virtueller Umgebungen erfordert eine intuitive Objektmanipulationen; dazu spielt die Kollisionsrückkopplung eine entscheidende Rolle.

Die Gruppe für Telepräsenz und Virtuelle Realität des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt forscht an haptische Algorithmen, die solche virtuelle Szenarien mit Kollisionsrückkopplung ermöglichen. Der Benutzer kann komplexe virtuelle Objekte in Echtzeit dank unseres haptischen Eingabegerätes HUG manipulieren; Immer wenn virtuelle Objekte miteinander kollidieren, spürt der Benutzer die entsprechenden Kollisionskräfte. Folgendes Video zeigt eine solche haptische Rückkopplung am Beispiel einer Einbaumontagesimulation:

Im Vergleich zum graphischen Rendern, das für eine stabile und flüssige Darstellung einen 30 Hz-Takt benötigt, müssen haptische Signale in einer herausfordernden Frequenz von 1000 Hz erzeugt werden, um eine realistische und stabile Rückkopplung zu schaffen. Dafür wird ein Algorithmus entwickelt, der zwei Datenstrukturen verwendet: voxelisierte Abstandsfelder (Voxmaps) und Punkt-Kugel Hierarchien (Pointshells). Unsere Forschung basiert auf dem Voxmap-Poinsthell (VPS) Algorithmus, der echtzeitige Kollisionsrückkopplung auch mit Millionen von Dreiecken ermöglicht.

Haptic Rendering: Collision Detection and Response
 

Mit Hilfe virtueller Umgebungen mit haptischer Rückkopplung ist es beispielsweise möglich

  • in frühen Phasen der Produktentwicklung herauszufinden, ob Teile optimal einbaubar sind,
  • das Wissen von erfahrenen Mechanikern in den Konstruktionsprozess einzubringen,
  • und Mechaniker für zukünftige Einbauaufgaben zu trainieren.

 

Verwandte Interessante Links

 

Studentenstellen

  • On-Orbit Servicing in virtuellen Umgebungen mit haptischem Feedback
  • Datenstrukturen zur Kollisionserkennung und Kraftberechnung
  • Haptisches Rendern in virtuellen Umgebungen: Evaluierung und Verbesserungen

 

Ausgewählte Veröffentlichungen

 


Kontakt
Mikel Sagardia
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Robotik und Mechatronik
, Autonomie und Fernprogrammierung
Tel: +49 8153 28-1039

Fax: +49 8153 28-1134

E-Mail: Mikel.Sagardia@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/rmc/rm/desktopdefault.aspx/tabid-8759/15125_read-37437/