Robotik Projekt WS08/09 - Haptik und virtuelle Realität

Im Rahmen des vor kurzem begonnen Projektes bezüglich Mensch-Maschine-Interaktion in einer virtuellen Realität wird die Mechanik für einen Prototypen eines haptischen “Displays” (High-Fidelity Forcefeedback Gerät) entwickelt. Dieser Prototyp ermöglicht es dem Benutzer Kräfte zu vermitteln, wie sie bei der Kollision von Objekten, bei Reibung oder durch verschiedenste Materialeigenschaften (Viskosität, Dichte, Elastizität etc.) in der virtuellen Umgebung auftreten. Da die Qualität des vermittelten Eindrucks stark von den mechanischen Eigenschaften des haptischen Displays abhängt, ist es geplant die haptische Sinneswarnehmung zu verbessern, indem durch entsprechende Effekte in der visuellen und auditorischen Darstellung eine Kompensation der fehlerbehafteten haptischen Sinneseindrücke erzielt wird.

Aufgabenstellung

Interessierte Studenten bearbeiten in Gruppen zu jeweils 3 Teilnehmern eine Aufgabenstellung aus den folgenden Bereichen:

1. Modellierung von haptischen Effekten/ auftretenden Kräften

Auf dem Steuerrechner wird die Position des Motors ausgewertet und auf eine Position in einem einfachen dreidimmensionalen Modell umgesetzt. Es sollen Routinen aus dem Gebiet des haptischen Renderings implementiert werden, welche anhand des Modells der virtuellen Realität und der gegeben Positionsdaten des Motors die Kräfte bei unterschiedlichen möglichen haptischen Interaktionen berrechnen. Hierzu gehören unter anderem die Modellierung eines Federkraft/Dämpfungs-System, Viskosität, Reibung und ferner auch Magnetismus oder die Trägheit und Masse eines virtuellen Objektes. Die berrechneten Kräfte werden an die Steuerung des haptischen Displays übertragen und dort von dem Regler mittels der Mechanik dem Benutzer vermittelt.

2. Visualisierung anhand von Minigames in einer 3D Umgebung

Mit Hilfe eines Entwicklungstools für Rapid Prototyping virtueller Realitäten soll die visuelle Darstellung der Interaktion realisiert werden. Im Rahmen dieser Aufgabe sollen Minigames entwickelt werden. Hierfür ist es erforderlich die Schnittstelle zwischen der Hardware (haptisches Displaydevice) und des Szenegraphen der virtuellen Realität zu entwerfen und implementieren. Ausserdem sollen Methoden aus der Entwicklung von Computerspielen verwendet werden, um die Eindrücke des Benutzers durch audiovisuelle Effekte anzureichern.

Robotik Projekt WS08/09 - Haptik und virtuelle Realität

Aufgabenstellung

1. Modellierung von haptischen Effekten/ auftretenden Kräften

2. Visualisierung anhand von Minigames in einer 3D Umgebung

Interesse, Kenntnisse und Fähigkeiten in einigen aber NICHT allen der folgenden Bereiche sind hilfreich und wünschenswert:

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