Sviluppo di ambienti in realt virtuale per il

Sviluppo di ambienti in realtà virtuale per il monitoraggio remoto di Robot Articolati Relatore: Prof. Luca Zaccarian Laureando: Roberto Antonelli

Obiettivo Sviluppo di una libreria grafica per la rappresentazione prospettica di robot antropomorfi in ambiente Linux Scortec-ER I Scorbot-ER

Campi di Applicazione • Monitoraggio Remoto Verifica del comportamento del robot senza essere vincolati alla vicinanza fisica • Azionamento Remoto Specificazione dei compiti assegnati al robot in ambiente user friendly • Simulazione del comportamento del robot in seguito ad uno spostamento, prima di compierlo realmente

Legge Prospettica • Intuizione: Più un oggetto è lontano, più tende a rimpicciolirsi • Formalizzazione: Trasformazione Prospettica

Rappresentazione Prospettica Struttura Complessa Ciascun Elemento Insieme di Elementi Insieme di Vertici

Rappresentazione dei Robot Articolati • Scomposizione dei robot in elementi • Scomposizione degli elementi in vertici Scorbot-ER 15 Elementi 2170 vertici Scortec-ER I 12 Elementi 1036 vertici

Rappresentazione dei Robot Articolati Rappresentazione tridimensionale del robot Scorbot-ER Rappresentazione tridimensionale del robot Scortec-ER I Robot tridimensionale Elementi Costituenti del Robot 3 D Vertici di ciascun elemento

Libreria Open. GL • Insieme di funzioni chiamabili da un programma personalizzato • Permette di produrre su un display una rappresentazione di una scena tridimensionale. • Per creare una scena, la libreria Open. GL si basa su due concetti fondamentali: Forme Primitive Sorgenti di Illuminazione Direzionale: la sorgente viene considerata • Punti • Linee • Quadrilateri • Poligoni come un punto all’infinito Puntiforme: i raggi vengono generati uniformemente in tutte le direzioni a partire da un punto Spot: come le sorgenti puntiformi ma l’emissione dei raggi è limitata ad un cono con vertice nel punto della sorgente

Framebuffer • Finestra di memoria mappata sulla scheda video • Per rendere fluida la visualizzazione del movimento si lavora in parallelo su due pagine video, utilizzando il “framebuffer”: Pagina 1 Schermo effettivo Pagina 0 Schermo virtuale • Nella pagina 2 si traccia il fotogramma; a tracciamento completato si scambiano le due pagine ottenendo visualizzazione immediata: Pagina 1 Schermo virtuale Pagina 0 Schermo effettivo

Generazione di un frame del Robot Inizializzazione Vertici Ricostruzione Elementi Lettura Encoder NO Verifica Movimento Vengono caricati in memoria tutti i vertici Si raggruppano i vertici di tutti gli elementi in insiemi prestabiliti Viene l’ordine dirobot 3 D perdeterminato ricostruire Gli elementi del verificasullo se ilschermo robot visualizzazione ogni. Sielemento Peracquisite ogni elemento vengono tracciati sullo del Vengono fisico e la sua degli elementischermo in modo da ottenere robot si calcola la virtuale le posizioni angolari rappresentazione 3 D Trasferimento del framebuffer una sovrapposizione corretta posizione e l’orientamento nell’ordine prestabilito dei giunti del robot si trovano nella stessa sullo schermo nello spazio 3 D posizione SI Coordinate 3 D degli elementi Tabella Precendenze Rappresentazione 3 D sul framebuffer Swap

Utilizzo esterno della libreria • La libreria è costruita per essere facilmente impiegata in un programma C • Due modalità di impiego: 1. Modalità Statica: • Inizializzazione: viene inserita nel main() del programma principale Scort. Init. Grafica(parametri della finestra di visualizzazione) visualizzazione • Tracciamento frame: viene inserita quando si vuole visualizzare il robot Scort. Movimento(Angoli di giunto, Stato effettore) 2. Modalità Dinamica: • Inizializzazione: viene inserita nel main() del programma principale Scort. Init. Grafica(parametri della finestra di visualizzazione) visualizzazione • Impostazione animazione: per creare una scena animata si deve inserire il tracciamento del frame in una procedura dedicata void Scort. Main() • Tracciamento frame: viene inserita quando si vuole visualizzare il robot Scort. Movimento(Angoli di giunto, Stato effettore)

Esempio di Applicazione Ripresa da Webcam posizionata davanti allo Scortec-ER I Ripresa da Webcam posizionata davanti allo schermo del PC

Conclusioni • Rappresentazione 3 D robot Scortec-ER I • Rappresentazione 3 D robot Scorbot-ER • Creazione libreria Grafica interfacciabile Scortec-ER I virtuale Scorbot-ER virtuale