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

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Presentazione sul tema: "Sviluppo di ambienti in realtà virtuale per il monitoraggio remoto di Robot Articolati Relatore: Laureando: Prof. Luca Zaccarian Roberto Antonelli."— Transcript della presentazione:

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

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

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

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

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

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

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

8 Libreria OpenGL Per creare una scena, la libreria OpenGL si basa su due concetti fondamentali: Per creare una scena, la libreria OpenGL si basa su due concetti fondamentali: Insieme di funzioni chiamabili da un programma personalizzato Insieme di funzioni chiamabili da un programma personalizzato Permette di produrre su un display una rappresentazione di una scena tridimensionale. Permette di produrre su un display una rappresentazione di una scena tridimensionale. PuntiPunti LineeLinee QuadrilateriQuadrilateri PoligoniPoligoni Forme Primitive Sorgenti di Illuminazione Direzionale: la sorgente viene considerata come un punto allinfinito come un punto allinfinito Puntiforme: i raggi vengono generati uniformemente in tutte le direzioni uniformemente in tutte le direzioni a partire da un punto a partire da un punto Spot: come le sorgenti puntiformi ma lemissione dei raggi è limitata ad un cono con vertice dei raggi è limitata ad un cono con vertice nel punto della sorgente nel punto della sorgente

9 Framebuffer Finestra di memoria mappata sulla scheda video Finestra di memoria mappata sulla scheda video Per rendere fluida la visualizzazione del movimento si lavora in parallelo su due pagine video, utilizzando 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; 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

10 Generazione di un frame del Robot InizializzazioneVertici RicostruzioneElementi LetturaEncoder VerificaMovimento Coordinate 3D degli elementi TabellaPrecendenzeSwap SI NO Vengono caricati in memoria tutti i vertici di tutti gli elementi Rappresentazione 3D sul framebuffer Viene determinato lordine di visualizzazione sullo schermo degli elementi in modo da ottenere una sovrapposizione corretta Si verifica se il robot fisico e la sua rappresentazione 3D si trovano nella stessa posizione Si raggruppano i vertici in insiemi prestabiliti per ricostruire ogni elemento Vengono acquisite le posizioni angolari dei giunti del robot Per ogni elemento del robot si calcola la posizione e lorientamento nello spazio 3D Gli elementi del robot 3D vengono tracciati sullo schermo virtuale nellordine prestabilito Trasferimento del framebuffer sullo schermo

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

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

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


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