Herramienta de Autor basada en
Realidad Aumentada para el
Ensamblado y la Reparación de
Tareas
MásterComputación Avanzada y Sistemas Inteligentes
Rubén Talón Argente
2011
Índice
1
2
3
4
5
6
Introducción
Estado del arte
Especificación del sistema
Desarrollo e implementación
Pruebas y Resultados
Conclusiones
7 Trabajo Futuro
1. Introducción
Resumen
Se trata de una herramienta de autor formada por un editor y un visor
de realidad aumentada.
El editor es una aplicación que diseña procedimientos industriales
(reparación, mantenimiento, ensamblado, etc.) describiéndolos paso
a paso añadiendo elementos multimedia. Como novedad está la
posibilidad de añadir una parte de realidad aumentada.
El visor es una aplicación para plataformas móviles (teléfonos
móviles y Tablets) que reproduce el procedimiento creado por el
editor. El usuario tiene a su disposición una herramienta fácil de
utilizar capaz de lanzar procedimientos con realidad aumentada para
ayudar en las tareas industriales.
1. Introducción
Motivación
La realidad aumentada es una tecnología muy utilizada en diferentes
ámbitos (procedimientos médicos, industriales, científicos, militares,
etc.) pero no tiene la suficiente acogida para extenderse y utilizar más
todavía.
El problema radica en que no hay aplicaciones de edición de realidad
aumentada y los procedimiento nuevos se tienen que desarrollar
desde el principio sin poder reutilizar nada.
Las librerías (tanto gráficas como de realidad aumentada) que se
utilizan son muy complejas de utilizar y requiere los servicios de
programadores expertos.
1. Introducción
Objetivos
Herramienta de autor basada en realidad aumentada fácil de utilizar
por cualquier usuario.
1. Introducción
Objetivos
Herramienta totalmente transparente hacia el usuario. El usuario
no necesita saber cómo trabaja la aplicación.
1. Introducción
Objetivos
Formato no propietario. Para extenderlo en un futuro.
1. Introducción
Objetivos
Multiplataforma.
2. Estado del arte
Herramientas de autor
Son aplicaciones informáticas que facilitan la creación, publicación
y gestión de los materiales educativos en formato digital.
Proporcionan módulos que se pueden crear sin tener conocimientos
de programación.
Atomic AMIRE DART
2. Estado del arte
S.O para móviles
Máquina virtual Dalvik para
traducir el código a su lenguaje
nativo
Programación en Java con la
alternativa de utilizar NDK para C
Fácil de programar
Gestión pobre de la memoria y
fragmentación
Sistema derivado de Mac OS X
Desarrollo en C, C++ y Objective-C
Programación más compleja pero
mejor gestión de memoria
Necesario un equipo Mac para
desarrollar aplicaciones.
2. Estado del arte
S.O para móviles
Compatibilidad con aplicaciones
muy utilizadas de Microsoft
Windows
Diseñado desde sus inicios para
terminales de pocos recursos
Desarrollo en C++ y .NET
Sistema e interfaz bastante lento
Sistema optimizado para
dispositivos de baja batería
Desarrollo en C++
Ampliamente extendido
Buena gestión de memoria con
máquina virtual java incorporada
Desarrollo de aplicaciones muy
complejo
2. Estado del arte
S.O para móviles
Plataforma desarrollada por
Nokia basada en el Sistema Debian
Interfaz gráfica basada en
GNOME
Utilización de Qt
Complejo desarrollo y ejecución
Surge de la unión de Maemo y
Moblin (Qt-based framework + Intel
Moblins)
Sigue una línea paralela a Maemo
sin ser un reemplazo
Utilización de Qt
Poca documentación y sistema en
pruebas
2. Estado del arte
S.O para móviles
Lenguaje JavaScript junto con
HTML y CSS
Posibilidad de usar C y C++
utilizando el PDK (Kit de desarrollo
Plug-in)
Rápido desarrollo y Rápida
ejecución
Desarrollo Web básicamente con
limitaciones en javascript y gráficos
3D
Desarrollado por Samsung
Según Samsung, NO es un Sistema
Operativo
Desarrollo en C++
Poca documentación y muy pocos
dispositivos
2. Estado del arte
S.O para móviles
J2ME no es un Sistema
Operativo
Programación en Java
Presente en un amplio abanico
de dispositivos sin importar la
plataforma
Recursos muy bajos en móviles
Sistema patentado por RIM
Desarrollo en C, C++ y Java
Fragmentación de versiones
Poco atractivo para un desarrollador
multiplataforma
2. Estado del arte
S.O para móviles
2. Estado del arte
Realidad Aumentada
La realidad aumentada (RA) es el término que se usa para definir
una visión directa o indirecta de un entorno físico del mundo real,
cuyos elementos se combinan con elementos virtuales para la
creación de una realidad mixta en tiempo real.
2. Estado del arte
Realidad Aumentada
Geolocalización
(52.35, 4.92)
2. Estado del arte
Realidad Aumentada
Basadas en marcas
2. Estado del arte
Realidad Aumentada
Basadas en marcas
ARToolkit
Project AndAR (Android)
NyARToolkit (Android)
ARToolkit Plus
Studierstube Tracker
2. Estado del arte
Realidad Aumentada
Basadas en descriptores (QCar de Qualcomm)
2. Estado del arte
Librerías gráficas 3D
Mind3D
Mobile 3D Graphics (M3G)
Tigre (Tiny Graphics Engine)
3. Especificación del sistema
Requisitos
Descripción de los procedimientos industriales de forma clara y sencilla
Herramienta fácil de utilizar
Formato multiplataforma
Visor de Realidad Aumentada fácil de utilizar
3. Especificación del sistema
Tecnología utilizada
EDITOR
Interfaz con Windows Forms
OpenSceneGraph
VISOR
ARToolkit Plus (iPhone y Windows)
ARToolkit (Android)
OpenSceneGraph (Android, iPhone y Windows)
Interfaz utilizando la librería gráfica del sistema
4. Desarrollo e implementación
Análisis y Requisitos
EDITOR
Fácil manipulación de objetos 3D
Cargar modelos 3D externos
Creación de modelos 3D sencillos en el propio editor
Flexibilidad y transparencia
VISOR
Gestión controlada de la memoria
Buena visualización
Compatibilidad para plataformas y versiones futuras
4. Desarrollo e implementación
Diseño
Diseño general del sistema
4. Desarrollo e implementación
Diseño
Estructura del procedimiento
4. Desarrollo e implementación
Implementación
A. Barra de herramientas
B. Situación de los pasos que
forman un procedimiento
C. Zona de trabajo
Editor de realidad aumentada
4. Desarrollo e implementación
Implementación
Editor de realidad aumentada
4. Desarrollo e implementación
Implementación
Herramientas de manipulación 3D
Ejemplos de transformaciones sobre objetos 3D creados en el editor
4. Desarrollo e implementación
Implementación
Asistente de escenarios
5. Pruebas y resultados
Ejemplos
Visor en Windows
5. Pruebas y resultados
Ejemplos
Visor en iOS
5. Pruebas y resultados
Ejemplos
Visor en Android
5. Pruebas y resultados
Resultados funcionales
5. Pruebas y resultados
Rendimiento
6. Conclusiones
Se ha propuesto una herramienta de autor basada en un editor y un
visor de realidad aumentada destinada a facilitar tareas industriales.
En la evaluación se ha comprobado que el introducir modelos 3D en
procesos industriales facilita a los trabajadores en sus tareas de forma
significativa.
El tiempo empleado en desarrollar dichos procedimientos es mucho
menor cuando se utiliza el editor ya que es posible su uso por cualquier
usuario sin conocimientos en programación.
Estos resultados muestran el potencial de nuestro enfoque y lo
valida como una herramienta de autor de propósito general para
aplicaciones industriales de realidad aumentada.
7. Trabajo futuro
Implementación de la librería de Qualcomm de realidad
aumentada como alternativa a la librería ARToolkit utilizada
en esta herramienta.
Utilizar el editor en los mismo teléfonos móviles.
Integración de otras librerías gráficas 3D.