Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
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.

Ключевые слова:
виртуальная реальность, дополненная реальность, машиностроение, проектирование, VR, AR.
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

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.

Список литературы

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.

Войти или Создать
* Забыли пароль?