Interactive multibody simulation in augmented reality

• Autorzy: Valentini P. P. , Pezzuti E.

Warianty tytułu

PL

Interaktywna symulacja wielobryłowa w Rzeczywistości Poszerzonej (AR)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the authors discuss a methodology to enhance multibody systems simulations using Augmented Reality (AR) implementation. The AR deals with the use of live video imagery which is digitally processed and augmented by the addition of computer generated graphics. The purpose is to illustrate how recent developments in computer-aided design and augmented reality can improve the realism and interactivity when simulating the movement of digital mock-ups. The paper discusses hardware and software implementations and an overview of several illustrative examples. The basic idea is described starting from a simple simulation of a falling body subjected to gravity with the initial conditions set nteractively by the user. Then, a more complex interactive simulation of the kinematics of a robot whose end-effector can be grabbed and moved by the user is presented. Finally, the real time dynamic simulation of a slider crank mechanism is discussed. The integration between AR and multibody simulation has revealed to be very useful for didactical purposes and collaborative design.

PL

W pracy autorzy przedyskutowali metodologię usprawnienia symulacji wielobryłowej poprzez zastosowanie tzw. Rzeczywistości Poszerzonej (Augmented Reality – AR). Metodologia ta obejmuje obróbkę cyfrową obrazu pozyskanego kamerą z rozszerzeniem polegającym na dodaniu do tego obrazu grafiki komputerowej. Celem pracy jest pokazanie, na ile najnowsze osiągnięcia komputerowo wspomaganej obróbki obrazu mogą poprawić wrażenie realizmu zapisywanych cyfrowo obrazów i polepszyć interaktywność z użytkownikiem podczas symulacji ruchu uzyskanych makiet rzeczywistych przedmiotów. Zaprezentowano kilka przykładów z omówieniem zastosowanych programów i parametrów sprzętu komputerowego. Podstawowa idea została przedstawiona na przykładzie ciała spadającego pod wpływem siły ciężkości na inny obiekt przy możliwości interakcji użytkownika, który wybiera warunki początkowe upadku. Następnie opisano bardziej złożony model, tj. kinematykę robota, w którym ruch chwytaka może być kontrolowany poprzez użytkownika. Na koniec pokazano symulację dynamiki suwakowego mechanizmu korbowego w czasie rzeczywistym. Tezą pracy jest wykazanie, że integracja symulacji wielobryłowej z możliwościami Rzeczywistości Poszerzonej (AR) posiada ogromne walory dydaktyczne i stanowi pomoc w zadaniach międzyzespołowego projektowania.

Słowa kluczowe

EN

interactive simulation; augmented reality; multibody

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 3
• Strony: 733--750
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Valentini P. P.

autor

Pezzuti E.

• University of Rome "Tor Vergata", Department of Mechanical Engineering, Rome, Italy,

Bibliografia

• 1. Azuma R.T., 1997, A survey of augmented reality, Teleoperators and Virtual Environments, 6, 4, 355-385
• 2. Azuma R., Baillot Y. et al., 2001, Recent advances in augmented reality, IEEE Computer Graphics, 21, 6, 34-47
• 3. Bernard A., 2005, Virtual engineering: methods and tools, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 219, 5, 413-422
• 4. Bimber O., Raskar R., 2005, Spatial Augmented Reality Merging Real and Virtual Worlds, A.K. Peters Ltd.
• 5. Garc¸ıa de J´alon J., Bayo E., 1994, Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems – the Real-Time Challenge, Springer-Verlag, New York
• 6. Haug E.J., 1989, —em Computer-Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems, Allyn and Bacon, Boston, MA, USA
• 7. Klinker G., Stricker D., Reiners D., 1999, Optically based direct manipulation for augmented reality, Computers and Graphics, 23, 827-830
• 8. Stilman M., Michel P., Chestnutt J., Nishiwaki K., Kagami S., Kuffner J.J., 2005, Augmented Reality for Robot Development and Experimentation, Tech. Report CMU-RI-TR-05-55, Robotics Institute, Carnegie Mellon University
• 9. Valentini P.P., 2009, Interactive virtual assembling in augmented reality, International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 3, 109-119
• 10. Valentini P.P., Gattamelata D., Pezzuti E., 2008, A CAD system in Augmented Reality application, Proc. of 20th European Modeling and Simulation Symposium, Track on Virtual Reality and Visualization
• 11. Valentini P.P., Pezzuti E., Gattamelata D., 2009, Virtual engineering In augmented reality, Computer Animation, series Computer Science, Technology and Applications, Nova Publishing [in press]
• 12. Vallino J., 1998, Interactive augmented reality, PhD Thesis, Department of Computer Science, University of Rochester, USA