7. Virtuální simulace ve VR

VR může pomoci všude tam, kde je nutno otestovat rychle nějaké vlastnosti prototypu bez nutnosti vlastní fyzický prototyp stavět. Často je ale kvůli nutnosti pocitu imerze a zpětné vazby vytvořit alespoň částečnou maketu.

Tak například společnost Ford vytvořila koncept tzv. SPV (Scalable Programmable Vehicle) neboli škálovatelného programovatelného vozidla. Jedná se o částečný model automobilu, který je tvořen nosnou konstrukcí, na kterou je možné připevnit základní části vozu (střešní panel, panel kapoty vozu, kliky, držáky a madla atp.) z portfolia automobilky, a tedy jeho pomocí simulovat jejich umístění v prostoru jako na reálném voze. Toto zařízení má 51 nezávislých os, podle kterých se celé zařízení může měnit – servomotory jsou schopny měnit pozici jednotlivých částí vozu, které tím pádem mohou simulovat například vysoký a široký Ford F150, stejně jako malý vůz Fiesta, nebo některý z vozů v úpravě kabriolet, kdy chybí střešní panel.

Dále je toto zařízení vybaveno HMD, který má figurant nasazen na hlavě. Jako softwarová podpora jsou využívány programy Autodesk MotionBuilder a Siemens Jack.

Jako příklad využití daného konceptu lze uvést:

Testování příslušenství jako takového

Nejprve je nutné připravit model testovaného vozu - tzv. Mockup, respektive jeho části. Softwarově je vytvořen pohled z vozu i s příslušnou scénou. Například je realizován výhled z vozu přes vnitřní zpětné zrcátko. Modelová situace pak simuluje výhled řidiče z vozu tohoto typu. Součástí simulace je též virtuální okolí vozu – křižovatka, budovy atp. - a lze například simulovat i nepříznivé povětrnostní podmínky (oslnění sluncem).

V SPV jsou pak instalovány základní prvky vozu vymezující polohu řidiče – sedadlo, sloupek řízení s volantem, pedály. Do takto připraveného modelu příslušného vozu je posazen figurant, který má na hlavě nasazen HMD a na různých částech těla (např. ruce) má připevněny senzory Motion Capture trackovacího zařízení. Do HMD je promítnuta výše popsaná scéna se zpětným zrcátkem. Figurant ji pak vidí i se svýma pohybujícíma rukama pomocí HMD.

Testování výhledu za užití příslušenství vozu – sluneční clona

Postup je opět stejný jako u výše popsaného případu. Důvodem takového testování je zjištění, zda může mít stejný výhled z vozu středně velká žena jako velký muž. Například pokud sluneční clona vyhovuje velkému muži, středně velká žena je po jejím sklopení stále oslňována sluncem.

Ověření designu

Velice rychle se díky této metodě dají ověřovat konstrukční a designové varianty interiéru vozu z pozice řidiče či spolujezdce.

Vzhledem k tomu, že technologie dnes dovolí využívat technologii raytracing (výpočet scény pomocí metody sledování paprsků), využívají i automobilky tohoto principu pro analýzy odrazů světel, např. odraz palubní desky na předním skle v rámci výše zmíněných simulací.  

Tento princip více či méně zjednodušený (např. s využitím jednoúčelového fyzického modelu nebo i bez něj) je možno využít i pro celou řadu jiných aplikací.

Zhodnocení:

Vytvořit takovou simulaci dříve nebylo možné. Konstruktér/designér/vedoucí výroby může mít díky této technologii velice rychle představu o neexistujícím hmotném prototypu založeném na aktuálních datech. Jakákoliv změna v konstrukci pak neznamená změnu stávajícího nebo výrobu nového prototypu.

Možnost virtuální simulace nabízí významné finanční úspory oproti standardnímu procesu tvorby prototypů. Tento princip je vhodný jak pro opakovanou, tak i pro neopakovanou výrobu. U sériové výroby se využívá jak virtuálních, tak fyzikálních prototypů. V případě neopakované výroby je tento princip jedinou ekonomicky přijatelnou možností. Samozřejmě využití VR pro virtuální simulace není aplikovatelné na všechny případy, tam kde je například potřeba otestovat složité fyzikální vlastnosti produktu v reálném prostředí (například za účelem získání certifikace) samozřejmě nutnost výroby prototypů neodpadá.

Mnohé simulace chování dílčích systémů lze samozřejmě provádět i bez imerzních prostředků. Avšak všude tam, kde dochází k interakci produkt-člověk nebo stroj-člověk je doporučené využití VR.