Gondolta volna, hogy virtuális valóságból is van kézműves változat?

Bár a virtuális valóságról általában a videojátékok vagy a pornó jut az emberek eszébe, ennél jóval szélesebb körben próbálkoznak a hasznosításával. Arról már korábban írtunk, hogy az egészségügyben hogyan jut egyre nagyobb szerephez, például az orvosképzés tréningeszközeként. Ezúttal a miskolci Bay Zoltán kutatóintézetben jártunk, hogy megnézzük az ott fejlesztett ipari VR-szimuláció demóját.

Magával a VR-rel ugyan már korábban is foglalkoztak, és a konkrét projekt négy éve indult, Beleznai Róbert vezető kutató szerint egy korábbi Index-cikk adta nekik az ötletet, hogy kipróbálják az Oculus Rift nevű VR-szemüveget, amely ma is a legkörülhájpoltabb eszköz a VR-piacon. Azóta ez a rendszerük központi eleme, ehhez legózták hozzá időközben a többi hardvert.

Virtuális terepmunka

A csapat ipari környezetbe vinné be a virtuális valóságot – vagy fordítva, az ipari valóságot vinnék be virtuális környezetbe: erőművek vagy más kockázatos ipari létesítmények javítási, karbantartási munkáinak az oktatását segítenék a tréningplatformjukkal.

A módszer lényege, hogy számítógép által generált környezetben lehet bejárni a gyárat, megkeresni a szerelésre szoruló berendezéseket, és ott helyben gyakorolni a különböző karbantartási munkákat vagy elsajátítani az ipari eszközök összeszerelését. A tréning során a rendszer modellezi a valóságban előforduló meghibásodásokat, irányítja a felhasználót, értékeli a teljesítményét, elemzi a hibáit.

A virtuális képzésnek több előnye is van:

• Biztonságos körülmények között, de a valós stresszhelyzet szimulálásával lehet gyakorolni kockázatos munkafolyamatokat.
• Olcsóbb is, mint ha le kéne állítani az üzem működését, vagy fizikailag meg kéne építeni egy gyakorlóterepet.
• Könnyen felfrissíthető vagy naprakészen tartható a szaktudás, mert extra költség nélkül megismételhető a program. Ezzel minimalizálható az emberi hibából adódó üzemi balesetek száma.
• Bárhonnan használható, ahol megvannak a szükséges VR-eszközök.
• Nemcsak már létező, de még meg nem épített létesítmények karbantartására is előre fel lehet készülni.

Három elemből áll a rendszer. Az Oculus Rift VR-szemüvege adja a térbeli látványt, ez helyez be a minket körülvevő virtuális térbe, ahol a fejmozgást követő nézőpontból szabadon lehet nézelődni. Ebben a virtuális térben az osztrák fejlesztésű Cyberith Virtualizer segítségével lehet mozogni. Ez olyan, mint egy korláttal kerített, körkörös futópad: a közepén rögzítjük magunkat egy hevederrel, aztán akármilyen irányba futhatunk, foroghatunk, guggolhatunk vagy ugrálhatunk, a szimulációban a virtuális énünk ezt leképezve halad előre. A Leap Motion nevű szenzor pedig követi a finommotoros mozgást, vagyis ennek a feladata minél pontosabban leképezni az apró kézmozdulatokat. Így nincs szükség külön kontrollerre, magával a kezünkkel tudjuk manipulálni a virtuális környezetet.

Bár az Oculus Rift végleges változata még nem jelent meg, önmagában egyik eszköz se újdonság. A különböző VR-eszközök kombinációjával is sok fejlesztő kísérletezik világszerte. Ilyen típusú ipari szimuláció viszont még sehol nem létezik,

Az egész rendszer alapja, hogy kell egy virtuális környezet, amelyben aztán lehet egyszerre térben mozogni és matatni a műszerekkel. Ez a környezet bármi lehet: én például először egy Holdra telepített zongorával próbálgattam a rendszert. Magához a tréninghez a krátereknél jobban passzol a gyári környezet, ehhez jelenleg fiktív helyszínt használnak, de később le lehet modellezni konkrét erőműveket is, amelyeknek a munkálatait épp gyakoroltatni akarják.

A virtuális teret életre is kell kelteni, hogy a fizikai törvényszerűségeknek engedelmeskedő, interaktív térként működhessen. Ehhez Miskolcon a Unity játékmotort használják, amellyel például az Angry Birds 2 vagy a Firewatch is készült. Dobos Gergely szerint, aki magát a platformot fejlesztette Tímár László segítségével, azért a Unityt választották, mert ezt találták a legrugalmasabb megoldásnak, ezt a motort tudták leginkább az igényeikhez szabni.

Kézműves VR

Ideális esetben az eszközöket csak össze kéne szedni, és szépen kiegészítenék egymást, de valójában jóval kevésbé gördülékenyen működnek a mai VR-kütyük, mint amit a reklámvideók alapján gondolhatnánk. Egyrészt még mindig sok a pontatlanság az egyes eszközöknél, másrészt a különböző gyártók eszközeinek az együttműködése se magától értetődő mutatvány.

Ezért a miskolci intézet platformja esetében saját szoftveres buherálással kell áthidalni a hardveres hiányosságokat és épkézláb rendszerré összehangolni az elemeket. Ez a gyakorlatban olyan algoritmusokat jelent, amelyek a szenzorok hiányos vagy pontatlan adatai alapján felismernek bizonyos mozgási sémákat, és következtetnek, hogy mit is próbálunk csinálni éppen.

Ebben a legnagyobb kihívás eltalálni, hogy pont annyit segítsenek, hogy kellően megkönnyítsék a felhasználó dolgát, de még a fizikai valósághoz elég közel álljon a szimuláció működése, és ne legyen túl könnyű a feladat. Vagyis

A szerelési feladatoknál például azt kell kiszámolni, hogy mennyi az ideális rásegítés, hogy az alkatrészeket valóban nekünk kelljen a helyükre rakni, és ne fél méterről pattanjanak oda, de bizonyos hibahatáron belül azért már becsusszanjon az a csavar a furatba akkor is, ha a virtuális kezünkkel nem nanométeres pontossággal dolgozunk.

Az összehangolás kihívásaira pedig jó példa a Leap Motion összebékítése az Oculus Rifttel. Ahhoz, hogy előbbit szabad kézzel lehessen irányítani, kamerákkal figyeli a kézmozgásokat, ez viszont azzal jár, hogy elég korlátozott a látótere. Ahhoz, hogy a térben mozogva is használható legyen, a miskolciak ráerősítették az Oculus Riftre, hogy a szenzorai mindenhol érzékeljék a kézmozgást, ahová nézünk vele. De mivel alapvetően statikus, asztali használatra tervezték, a fejmozgással torzulnak a kézre vonatkozó adatok. Ezért jobb híján házilag kellett úgy kiigazítani a rendszert, hogy a fej- és kézmozgás összevetéséből kiszámolja a kéz valódi mozgási értékét. (Ennek a megoldására az utóbbi évben már a két hardvergyártócég is összefogott.)

Jó, ha szép, de fontosabb, hogy működjön

Ha már úgy kóborolhatunk egy erőműben, mint egy videojáték egy pályáján, felmerül a kérdés, mennyire kell grafikailag kidolgozottnak lennie a környezet részleteinek, hiszen azért mégse egy játék fejlesztése a cél. Dobos szerint ugyanakkor egy ipari szimulációban is igaz, hogy minél élethűbb az élmény, annál jobban beszippantja az embert, és végső soron a funkcióját, vagyis a képzést is annál jobban látja el.

A Unityt ugyan nem a grafikus képességeiért, hanem azok ellenére választották, menet közben maga a motor is sokat fejlődött ezen a téren Dobos szerint. A rendszer grafikai képességeit egy tökéletesen kidolgozott, mindenféle textúrákkal és tükröződésekkel teleaggatott lakásbelsőn mutatta be.

A valósághű látvány nyilván sokat dob az élményen, de nekem épp egy végletekig csupaszított alkatrészszerelős demó bizonyította, hogy a grafikánál fontosabb, hogy működjön a fizika: az olyan alapvető dolgok, mint hogy ha gyorsabban mozgunk, gyorsabban haladjon a virtuális énünk is; az ajtó csak akkor nyíljon ki, ha elég ideig nyomjuk, viszont ha meglökjük, csapódjon ki rendesen (és minél lendületesebben lökjük, annál erősebben); ha félremegy a csavar, akadjon is meg a menetben, stb. Ha mindez valószerűen működik, ugyanúgy be tud húzni az élmény, mint a legkidolgozottabb környezetnél. Sőt, az agyunk nagyrészt képes a tapintás hiányát is áthidalni, ha a látvány elég pontos.

Még nem elég jók a kütyük

A három hardverből egyébként a Cyberith járókája volt a legszokatlanabb, olyan pózban lehetett rajta helyben járással előre haladni, mintha valami nehéz dolgot kellene folyamatosan magunk előtt tolnunk. Az is paradox érzés, hogy a fizikai valóságban egy korlát tart a helyünkön, hogy a virtuálisban szabadon mászkálhassunk – attól bezzeg nem véd meg, hogy lecsússzunk mondjuk egy virtuális holdbuckán. (Kinecttel is próbálkoztak korábban a fejlesztők, de azt túlságosan korlátolt megoldásnak találták.)

Látva, hogy egy könnyed délutáni fogaskerékhajtómű-szerelésbe is majdnem annyira bele lehet feledkezni, mint egy becsületes videojátékba, fel is merült bennem, hogy a tréninget össze lehetne kötni gamifikációval, hogy a versenyeztetés-jutalmazás még érdekesebbé tegye a dolgot. Ilyesmit korábban nem terveztek a fejlesztők, de már gondolkoznak ezen a lehetőségen is.

Most viszont még inkább azzal vannak elfoglalva, hogy a platform alapjait csiszolgassák, hibakeresési fázisban tart a projekt. Az a demóból is látszott, hogy nem működik még minden tökéletesen, a furatba engedett alkatrész még nem pont úgy huppan a helyére, ahogy a gravitáció azt megkövetelné, az ujjak is hajlamosak összecsúszni néha a zongorán, ha a külső fényviszonyok megzavarják a szenzorokat.

A demó viszont ezzel együtt is ígéretes, és a fejlesztők szerint a hardver a szűk keresztmetszet. Hiába a lakossági VR sztárja például az Oculus Rift, valójában még nem elég jó. Az olcsóbb, mobiltelefonok kijelzőjére támaszkodó VR-szemüvegekkel nem is számolnak, de más komolyabb eszközökre, mint a HTC Vive, elképzelhető, hogy adaptálják majd.

Ha a megfelelő hardver adott lesz, és itthon is beszerezhető, Szávai Szabolcs, a platformot fejlesztő Szerkezetintegritás és Gyártástechnológia Osztály vezetője szerint két éven belül élesben is bevethető állapotba tudják hozni a fejlesztésüket. Már beszélnek több ipari szereplővel, elsősorban őket kell meggyőzni, hogy a VR-rel szembeni előítéletek ellenére a platform tényleg elterjedhessen, és az erőművek szakembereinek a képzésében is használni kezdjék.