Технология 3D-сканирования Artec помогает в создании гибридной реальности в НАСА

07/05/2017

С помощью 3D-сканера Artec Eva специалисты Лаборатории гибридной реальности НАСА создали цифровые модели инструментов, используемых в космических экспедициях, и поместили их в виртуальную реальность для моделирования условий экспедиций.

В настоящее время специалисты НАСА работают над возможностью отправки человечества ближе, чем когда-либо, к центру Солнечной системы, о чем свидетельствуют такие программы, как «Капсула Орион» и «Система космических запусков» (Space Launch System). Выполнение этих программ требует разработки новых методов тренировок и новых процессов, которые предстоит изучить астронавтам.

Важно найти способы сокращения затрат, сохранив при этом эффективность традиционных методов тренировок астронавтов, в особенности, если речь идет об исследовании Марса, где, как ожидается, экспедиции будут длиться непрерывно многие месяцы и годы. Инженеры НАСА применяют технологии виртуальной реальности, чтобы создать такие условия проведения испытаний, которые бы казались испытуемым максимально реалистичными.

В 2015 году НАСА основало Лабораторию гибридной реальности (Hybrid Reality Lab) с целью объединить возможности виртуальной реальности и технологии отслеживания 3D-объектов (определение положения объекта в трехмерном пространстве), чтобы добиться реалистичности визуальной и тактильной обратной связи и более качественного ощущения полного погружения. При построении тренировочной среды для каждого пользователя в лаборатории были разработаны индивидуальные шлемы и программы виртуальной реальности.

В 2015 году НАСА основало Лабораторию гибридной реальности (Hybrid Reality Lab) с целью объединить возможности виртуальной реальности и технологии отслеживания 3D-объектов (определение положения объекта в трехмерном пространстве), чтобы добиться реалистичности визуальной и тактильной обратной связи и более качественного ощущения полного погружения.​

Основная задача – симулирование пониженной гравитации и осязательной реакции. В настоящее время филиал в Космическом центре имени Линдона Джонсона работает над завершением проекта ARGOS (Active Response Gravity Offload System) – системы уменьшения гравитации.

“К вашей спине постоянно прикреплен умный трос, который снижает вес тела, ориентируется на ваши движения по горизонтали и вертикали и создает ощущение пребывания в условиях гравитации Луны или Марса, микрогравитации или вблизи её значений”, - рассказывает Мэтью Ноэз (Matthew Noyes), ведущий программист Лаборатории гибридной реальности и передовых функциональных концепций НАСА.

Виртуальная реальность внедрена в систему ARGOS с тем, чтобы пользователь мог перемещаться внутри трехмерной Международной космической станции, а МКС, в свою очередь, двигалась бы вокруг него внутри шлема ВР.

Международная космическая станция – первая в ряде применений огромных возможностей гибридной реальности – это динамическая симуляция большей части внутренних модулей, посещаемых американскими астронавтами.

Пользователи могут тренироваться в виртуальной реальности наряду с другими участниками, что означает, люди в разных концах света имеют возможность работать на одной площадке. Это открывает новые возможности и для СМИ: зрители, находясь дома, могут зайти на сервер и с помощью своего шлема ВР в реальном времени наблюдать за ходом тренировок астронавтов, что намного увлекательнее, чем трансляции НАСА по каналам телевидения.

При построении тренировочной среды для каждого пользователя в лаборатории были разработаны индивидуальные шлемы и программы виртуальной реальности.​

НАСА располагает множеством любопытных инструментов, таких, как, например, космическая дрель с пистолетной рукояткой (Pistol Grip Tool) для вворачивания болтов, измеритель скорости изменения дальности (Range/Rate tool), используемый при ВКД (внешнекорабельной деятельности) или стыковке, гаечные ключи для планового техобслуживания и ремонта на МКС, и т.д.

Ведется разработка и многих других инструментов для последующих экспедиций. Один из таких инструментов – лазерный радар, использующий рентгеновский луч для определения состава камня или почвы, и основанный на инструментах, доступных на сегодняшний день, пригодных для работы на Земле и обеспечивающих аналогичные возможности. Это устройство было отсканировано с помощью Artec Eva – 3D-сканера на основе структурированной подсветки – для построения высокореалистичных текстурированных моделей и их загрузки в виртуальную среду для симуляции в процессе тренировок.

“Теперь, собирая образцы на поверхности Марса, чтобы определить массовое соотношение различных элементов в их составе, вы, скорее всего, будете пользоваться именно таким инструментом. А с помощью 3D-сканера нам удалось сделать модель настолько реалистичной, что можно научиться пользоваться этим инструментом в виртуальной среде”, - говорит Мэтью Ноэз.

Реальный объект и его эквивалент, созданный при помощи 3D-сканирования​

“Вместо скрупулезного моделирования этих инструментов и оборудования на основании измерений и фотографий или САПР-файла без текстуры, мы пришли к выводу, что создание моделей реальных объектов с точностью до миллиметра с помощью 3D-сканера – гораздо более удобное решение”, - говорит Мэтью Ноэз.

Наряду со сканером Eva в лаборатории применяется программа для 3D-сканеров Artec Studio для создания облака точек, удаления шума и текстурирования полученной сетки.

“Сканер Artec Eva выбран Лабораторией гибридной реальности из-за светодиодов, использующихся в подсветке, что делает устройство безопасным для глаз, - поясняет Фрэнк Дельгадо, руководитель проектов Лаборатории гибридной реальности. – Artec также отвечает нашим требованиям к точности и отлично сканирует объекты небольших и средних размеров”.​

Помимо 3D-изображения воссоздан цифровой интерфейс и звуковые сигналы радара для того, чтобы его виртуальная копия была неотличима и функционировала в точности, как реальный объект.

Связаться с нами