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Ambiente de Realidade Virtual para Treinamento

em Atividades de Manutenção de Redes de

Distribuição em Linha Viva 

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Equipe

Klaus de Geus, Dr Copel / UFPR (Coordenador pesq)

Sergio Scheer, Dr UFPR

Tiago Martinuzzi Buriol, Mestre Doutorando na UFPR (atual: IFPR)

Matheus Rosendo, Mestre Bolsista da UFPR (atual: Lactec)

Eduardo Otto Filho Copel (Gerente do projeto)

Carlos Eduardo Felsky Filho Lactec

César João Andreaza Lactec

Jomar Centeno Goulart Copel

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Sumário

1 – Histórico – a concepção do projeto

2 – Introdução e motivação

3 – Visão geral das tecnologias usadas em RV

3 – O projeto RV-Copel

4 – Plataforma de treinamento

5 – Funcionalidades e características

6 – Considerações finais

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Histórico

2000-2002: Programa de mestrado (seis alunos profissionais da Copel), dentro do programa “universidade corporativa”.

2002-2003: Após a obtenção dos seis títulos de mestrado, prospecção de aplicações que poderiam se beneficiar do uso das tecnologias estudadas e do conhecimento adquirido, por meio de apresentações em várias áreas técnicas da Copel.

2003: Identificação da aplicação: Ambiente de treinamento de manutenção de redes de distribuição em linha viva.

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Histórico

2004: Elaboração de projeto de P&D, contemplando equipe integrada pelos profissionais capacitados.

2005: Projeto reprovado pela ANEEL – projeto caracterizado como “de engenharia”.

2005-2006: Desânimo total, projeto na geladeira.

2006: Recuperação da motivação e reestruturação do projeto, retirando integrantes da Copel e inserindo pessoas em programa de pós-graduação stricto sensu (mestrado e doutorado – sendo um deles necessariamente doutorado).

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Histórico

2007-2008: Análise e espera pela aprovação por parte da ANEEL, que se dá em 2008.

2008: Início do desenvolvimento do projeto.

2010: Conclusão do projeto, consolidação do grupo de pesquisa, novas prospecções, projeto de continuidade.

2011: Elaboração de projeto de continuidade.

2011: Novas oportunidades e iniciativas.

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Muitas atividades de manutenção são realizadas em linha viva

Atividades em linha viva são consideradas de alto risco

Acidentes podem resultar em perda de vidas humanas

...além de cerca de R$ 3.500.000,00 em custos diretos e indiretos por acidente.

Introdução e motivação

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Atualmente o treinamento é segmentado em uma parte teórica (usando textos, vídeos e fotos) e uma parte prática.

Usando Realidade Virtual as simulações podem ser realizadas quantas vezes forem desejadas, beneficiando um maior número de alunos, sem riscos e com menor custo.

Não existe atualmente um sistema comercial completo e satisfatório que atenda a essa demanda.

Introdução e motivação

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Visão geral das tecnologias de RV

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Objetivo

• Desenvolver um ambiente, (jogo sério - serious game) para melhorar a qualidade do treinamento em manutenção de linha viva.

• Serious Game: jogo com propósitos “sérios” ou profissionais.

Desafio

• Projetar interface fácil e intuitiva, com baixa carga cognitiva e que auxilie a aprendizagem.

• Interface tangível: o sistema reage a ações naturais do usuário e de forma “invisível”. O usuário usa gestos intuitivos e costumeiros para interagir com o sistema.

O projeto RV-Copel

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(1)Uma cesta isolada usada em situações reais

(2)Dois controles Nintendo Wiimote

(3)Duas TVs Full HD 3D de 73” dispostas como na figura, uma delas em 45o.

(4)Um par de óculos estereoscópicos

(5)Alguns LEDs infravermelhos

(6)3D Mouse (Space Navigator)

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Plataforma de treinamento

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• Usado para mover o cursor na tela.

• O Wiimote se conecta ao PC via adaptador bluetooth.

• Tem uma câmera que detecta fontes de luz infravermelha.

• Os LEDs infravermelhos ficam acoplados à barra entre as duas TVs.

• O Wiimote envia a informação ao sistema, que por sua vez move o cursor tomando como referência o ponto médio entre as coordenadas dos LEDs na tela.

Apontador Wiimote

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Rastreador Wiimote

• O headtracker rastreia a posição da cabeça do usuário.

• O Wiimote é fixo no aparelho de TV e os LEDs infravermelhos ficam nos óculos 3D do usuário.

• O Wiimote rastreia a posição da cabeça do usuário por meio da posição dos LEDs.

• Técnica de Johnny Lee, Carnegie Mellon University.

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Imagem A (esquerda) Imagem B (centro) Imagem C (direita)

Posições da câmera virtual

As figuras ilustram o mecanismo de funcionamento.

Os LEDs estão acoplados aos óculos do usuário.

O headtracker possibilita transladar e rotar a câmera virtual de acordo com a posição dos LEDs.

Rastreador Wiimote

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Dois pontos lado a lado para cada posição do usuário

O que a câmera Wii vê

Imagem A (esquerda) Imagem B (centro) Imagem C (direita)

Rastreador Wiimote

Conceito: Tornar a tela de projeção umajanela para o mundo virtual.

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Malha de colisão Modelo 3DW

hat System

Sees

What w

e see

Physic simulation

PhysX engineExemplo de malha de colisão

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Real Image Virtual Scene

O treinamento foca a sequência de ações e os equipamentos que devem ser usados para cada ação específica. Isso é muito importante no que tange à segurança. O procedimento consiste basicamente de escolher o objeto na cena e posicioná-lo corretamente.

Simulação

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Quando o objeto atinge seu destino, um objeto “ghost” aparece (terceira imagem) na posição correta em que o equipamento deve permanecer (feedback em tempo real).

Movendo objetos

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Analogia: Uma pessoa carregando uma xícara de café: Quando carregamos algo que exige atenção, permanecemos olhando para o objeto durante o caminho.

O “campo de movimento” é uma esfera imaginária, com centro no ombro do usuário, tendo como raio o comprimento de seu braço.

A cabeça do usuário se move para manter o objeto no campo de visão.

O mesmo acontece no treinamento em linha viva.

Manipulação da câmera e objeto

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OpenGL – Modelo de câmera (3 eixos).

O vetor v define a posição do objeto em relação à câmera. Para manter o objeto fixo em relação à câmera, basta descrever o vetor v em função de suas componentes nas direções dos vetores que definem a câmera.

Para mover apenas a câmera, basta fazer o mesmo sem selecionar um objeto.

Manipulação da câmera e objeto

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Wiimote afastando-se da TV Wiimote aproximando-se da TV

Para trazer o objeto para frente, o usuário deve afastar o wiimote da TV (puxando o objeto em relação à cena).

A posição do wiimote é percebida com base na distância entre os LEDs.

Manipulação da câmera e objeto

LEDs vistos pelowiimote

LEDs vistos pelowiimote

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Ubuntu 9.10 (Operating System)

C + + (Programming Language)

Eclipse 3.5 (IDE - Integrated Development Environment)

OpenSceneGraph (Scene Graph Manager)

OpenAL (Audio Library for 3D)

LibSpaceNav Driver (3D mouse)

LibCWiimote (Wiimote Library for Linux)

PhysX (Physics Simulation Library)

Plataforma de software

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• Apresentados:– Ambiente virtual.– Paradigma de navegação e

interação.• Ambiente deve ser “refinado”

para uso efetivo.• Continuação sendo elaborada:

– Possível migração para plataforma Kinect.

– Possível simulação de acidentes.

• Modelo de avaliação elaborado e pronto para ser aplicado.

Considerações finais

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Copel Telecom: Iniciativade realidade virtual

em rede debanda

extralarga, unindoo Paraná.

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Link para apresentação similar em inglês: http://rbv.cesec.ufpr.br/vs-games.pdf

Email – Klaus de Geusklaus@copel.com / klaus@degeus.com.br

Youtubehttp://www.youtube.com/watch?v=97BRBA-Yg5s

COPELhttp://www.copel.com

CESEC/UFPRwww.cesec.ufpr.br

LACTECwww.lactec.org.br

Contato

demonstração final