Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В статье рассматриваются понятия виртуальной и дополненной реальностей. Проведено их сравнение с целью выявления сходств и различий. Выявлены области применения данных технологий, приведены примеры их использования. Определены пути применения VR/AR-технологий в машиностроении, в частности, на этапе эскизного проекта жизненного цикла изделия. Приведены примеры использования VR/AR-технологий в российских промышленных компаниях.
виртуальная реальность, дополненная реальность, машиностроение, проектирование, VR, AR.
Введение
В настоящее время всё большее значение придается понятию «Виртуальная реальность» («Virtual Reality»). Данное понятие встречается во всех отраслях: от видеоигр до различных сфер машиностроения, в том числе и для проектирования объектов. Обычно, в повседневной жизни под понятием VR подразумевают всё обилие технологий, связанных с представлением виртуальной реальности. Очень часто, подразумевая VR-технологии, говорят о «Дополненной реальности» («Augmented Reality»). Прежде всего необходимо дать определение каждому из этих терминов.
VR-технологии – это специально разработанная цифровая среда, заменяющая наш реальный мир, где пользователи точно также слышат звуки и видят искусственные образы вокруг себя, словно находясь внутри него [1]. AR-технологии – это проецирование виртуальных (цифровых) объектов в реальном мире. Исходя из этого, можно сделать следующие выводы: VR блокирует реальный мир и погружает пользователя в цифровую вселенную, а AR внедряет элементы цифрового мира в реальный [2].
1. Сравнение VR и AR технологий
Рассмотрим более подробно VR и AR технологии на нижеприведённых примерах. Используя специально-разработанный гаджет VR-очков или VR-шлем, нам доступна возможность «погрузиться» в вымышленный мир – это тот мир, в котором человек видит трехмерное изображение – виртуальный мир. При движении по комнате и поворачивая голову, программа с помощью датчиков и гироскопов автоматически перестраивает изображение под точку обзора человека, благодаря чему создаётся ощущения реального присутствия в вымышленном пространстве. Используя VR-перчатки, пользователь получает возможность тактильно ощущать цифровые предметы. Таким образом, человек получает возможность посетить Национальный музей вычислительной техники Великобритании, используя только средства виртуальной реальности.
Примером использования AR-технологий может являться проецирование
технологического оборудования, бытовой, аудио-видео техники и др. в помещении с помощью камеры телефона или AR-очков. Такую технологию можно использовать при планировке цеха: изменяя тип и габариты проецируемого технологического оборудования, появляется возможность спроектировать будущие проекты этого помещения, используя только цифровые копии.
В ходе исследования VR и AR технологий были сформированы критерии, с целью выявления сходств и различий между ними. Данными критериями являются:
- определение;
- устройства и оборудование;
- стоимость устройств и оборудования;
- основные области применения;
- удобство использования.
Результаты сравнительного анализа приведены в таблице (см. табл. 1).
Таблица 1. Сравнение VR и AR технологий
|
Технология/критерии |
Виртуальная реальность (VR) |
Дополненная реальность (AR) |
|
Определение |
Специально разработанная цифровая среда, заменяющая наш реальный мир, где пользователи точно также слышат звуки и видят искусственные образы вокруг себя, словно находясь внутри него. |
Проецирование виртуальных (цифровых) объектов в реальном мире |
|
Устройства и оборудование |
Шлем (+ смартфон), контроллер, очки(+ смартфон), перчатки, костюмы и комнаты виртуальной реальности |
Очки, смартфон, планшет |
|
Стоимость устройств и оборудования |
Стоимость достаточна вариативна. От нескольких сотен до миллионов рублей |
В основном, стоимость очков варьируется от 10 до 300 тысяч рублей. В настоящий момент перечень смартфонов и планшетов, поддерживающих AR-технологии достаточно обширен. Минимальная стоимость таких устройства находится в районе 10 тысяч рублей |
|
Основные сферы применения |
Видеоигры, образование, машиностроение, туризм и искусство |
Видеоигры, маркетинг, машиностроение |
|
Удобство использования |
От продолжительного использования VR-устройств сильно устают глаза и шея (шлемы и громоздкие очки). Возможно головокружение. Требуется определённая физическая подготовка |
Использование смартфонов и планшетов в качестве AR-устройства создаёт минимальные неудобства для пользователя. AR-очки, обычно, гораздо комфортнее в использовании чем VR-очки. В первую очередь, это связано с тем, что они значительно меньше весят |
Исходя из сравнительного анализа, который приведён в таблице 1, со вывод, что VR и AR технологии имеют как сходства, так и отличия. Основное различие заключается в определении данных терминов. А основным сходством является то, что многие сферы применения данных технологий пересекаются друг с другом и используются совместно (в дальнейшем VR/AR-технологии).
2. Области применения VR/AR-технологий
Более подробно рассмотрим области, в которых используются VR/AR-технологии:
- машиностроение - один из первых известных VR/AR-проектов был запущен в 1992 году компанией Boeing. За счет визуализированного представления жгута проводов для прокладки по периметру корпуса самолета и представления схем сборки этих жгутов проводов удалось ускорить монтаж и снизить вероятность ошибок при работе. Термин «дополненная реальность» как раз и появился во время реализации данного проектах[3];
- образование - VR-технологии предоставляют материалы в более приемлемом, интересном, доступном, увлекательном, и легком для восприятия виде;
- туризм и искусство – с помощью VR-технологий появилась возможность посещать музеи, отправляться в путешествия. «Создание виртуальных пространств поможет сэкономить на создании интерактивного музея, к тому же добавляет некоторые возможности, которые достаточно сложно реализовать в реальности. Одним из примеров создания VR/AR-музея является «Дворец школьников» в городе Астана. Музей помогает детям в выборе их будущей профессии» [4];
- маркетинг – в пример использования AR-технологий в маркетинге можно привести рекламную кампанию компании «ИКЕЯ». В рекламе демонстрируется возможность проецирования предметов интерьера с помощью камеры планшета;
- видеоигры – игровая индустрия является одной из первых отраслей, в которых стали применять VR/AR-технологии. В настоящее время существует множество игр с использованием виртуальной и дополненной реальностью, используя VR/AR-устройства. Наиболее известными среди них являются: HTC Vive, Oculus Rift, Sony Playstation VR, Samsung HMD Odyssey Plus.
3. Применение VR/AR-технологий в машиностроении
Рассмотрим более подробно VR/AR-технологии в машиностроении. Системы виртуальной реальности воспроизводят компьютерные модели отдельных машиностроительных узлов, деталей, зданий, сооружений, оборудования и техники в трехмерном изображении, с возможностью их визуализации, просмотра, сборки разборки и т.д.[5].
В настоящее время, для сокращения сроков проектирования изделия в машиностроении используются VR/AR-технологии, а, следовательно, на данный момент для работы с его виртуальным цифровым прототипом необходимо использовать передовой опыт IT-технологий типа VR.При анализе проекта на стадии эскизирования VR-технологии позволяет проверить компоновку, оценить эргономику, выявить коллизии, изменить внешний вид объекта, а также, внести необходимые изменения. Такие технологии помогают формировать и подготавливать визуализированные представления информационных материалов. Данный подход использования VR-устройств возможен для моделирования сборочных операций, проведения анализа и возможности оптимизации процессов изготовления изделий.
В качестве примера использования VR/AR-технологий в области машиностроения в России можно привести такие компании, как: СИБУР, «Газпром нефть»
VR-технологии в СИБУРе используются для визуализации правил охраны труда и промышленной безопасности. Помимо этого, в компании СИБУР спроектировали тренажёр по ремонту оборудование с применением VR-технологий. Тренажёр обучает работников ремонту компрессора по производству полиэтилена. В ходе проектирования тренажёра была спроектирована 3D-модель оборудования и наиболее частая операция данного инструмента – замена блок-цилиндра. Пример схемы компрессора изображен на рис. 1.
Обозначение цифр на рисунке 1: 1 – шариковый подшипник; 2 – картер; 3 – вкладыш шатуна; 4 – шатун; 5 – маслосъемное кольцо; 6 – палец поршня; 7 – компрессионное кольцо; 8 – головка блока цилиндров; 9 – прокладка головки блока цилиндров; 10 – блок цилиндров; 11 – прокладка нижней крышки компрессора; 12 – нижняя крышка картера
VR-тренажёр создавался для следующих целей:
- уменьшение времени проведения ремонта;
- более подробное изучение работы оборудования;
- повышение качества ремонта (исключение повторного отказа блок-цилиндров после
проведения ремонта);
- выделение ошибок при ремонте и предложение путей решения их устранения;
- улучшение навыков работы персонала с современными цифровыми технологиями.
Компания «Газпром», в рамках развития VR/AR-технологий сотрудничает с такими компаниями как «HTC» (ведущая компания в области создания VR/AR-оборудования) и «Modum Lab» (разработчик аналитических и образовательных бизнес-продуктов на основе иммерсивных технологий (технологии полного или частичного погружения в виртуальный мир) для устройств виртуальной и дополненной реальности)
В компании «Газпром нефть» VR/AR-технологии применяются для обучения сотрудников и для визуализации процессов технического обслуживания и ремонта оборудования.
Выводы
В результате проведённого исследования сформулированы сходства и различия между VR/AR-технологиями. Выявлено, что во многих сферах данные технологии применяются совместно. Рассмотрен этап эскизного проекта с целью обнаружения общих принципов использования технологий виртуальной реальности в области машиностроения. Приведённые примеры использования VR/AR-технологий в машиностроении показывают целесообразность их применения в данной области.
1. AR vs VR vs MR: различия технологий и сферы применения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://dtf.ru/gamedev/75208-ar-vs-vr-vs-mr-razlichiya-tehnologiy-i-sfery-primeneniya, свободный. - (дата обращения: 21.11.2019).
2. Все, что нужно знать про VR/AR-технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://rb.ru/story/vsyo-o-vr-ar/, свободный. - (дата обращения: 21.11.2019).
3. Дополненная реальность в российской промышленности: бесполезна или необходима [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vc.ru/flood/32831-dopolnennaya-realnost-v-rossiyskoy-promyshlennosti-bespolezna-ili-neobhodima, свободный. - (дата обращения: 21.11.2019).
4. Маслов Е.А., Хаминова А.Е. Внедрение современных технологий виртуальной и дополненной реальности в креативные индустрии: тенденции и проблемы // Гуманитарная информатика. 2016. №8. С. 35-46.
5. Маркин Д.А., Новиков Е.А. Возможности использования систем виртуальной реальности в машиностроении // Достижения и перспективы технических наук. Сборник статей Международной научно-практической конференции. НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «АЭТЕРНА». Уфа. 2014. С. 20-22.
6. Maslov E.A., Khaminova A. E. Introduction of modern technologies of virtual and augmented reality in creative industries: trends and problems / / Humanitarian Informatics. 2016. No. 8. Pp. 35-46.
