IV.2 Realidad virtual en la Ingeniería
Dentro de las áreas de ingeniería
hay proyectos de manipulación remota como lo son la
manipulación de robots, o procesos de ensamblado, tambien
existen áreas dedicadas al desarrollo de prototipos
virtuales. Todas estas aplicaciones facilitan la automatización
dentro de diferentes áreas.
Proceso de ensamblado
Cuando se tiene un proceso de ensamblado de algún
producto se presentan distintos acontecimientos como puede ser
las deformaciones de plástico, fricción externa,
fenómeno termal, absorción, y factores como el
desgaste de herramientas, ocasionando errores de dimensión
y forma. Si se tiene información adicional sobre el efecto
de los parámetros antes mencionados sobre la variación
en los valores de tolerancia y dimensión se puede
desarrollar mecanismos para el ensamblado automático.
Usando un modelo de elementos finitos se puede visualizar las
fuerzas que actuan en el proceso de manufactura y la deformación
del equipo bajo la acción de estos fuerzas. Si se tiene un
ingeniero en diseño y manufactura que pueda observar el
ensamblado de una de las partes por medio de la computadora y
dispositivos especiales, puede sugerir cambios en la tolerancia de
los valores basandose en las condiciones de las máquinas,
herramientas, fisuras y requerimientos de diseño. Un tipo
de aplicación como ésta puede permitir obtener un
configuración de ensamblado óptimo para satisfacer
los requerimientos funcionales, por lo que, es un tipo de
herramienta efectiva para el proceso de toma de decisiones. Este
tipo de proyectos son totalmente inmersivos.
Imagen tomada de la
Universidad de Buffalo, Laboratorio de Realidad Virtual
http://wings.buffalo.edu/academic/department/eng/mae/vrlab
Manipulación remota de robots
Es claro que los robots dan una gran
aportación a los procesos de ensamblado de la industria.
El agregar la característica de manipulación desde
un lugar remoto abre las posibilidades para el mejoramiento de
este tipo de procesos, puesto que se puede tener un robot que
realice proceso definidos y donde su manipulación sea dada
desde un lugar distinto de donde se encuentra físicamente.
Las aplicaciones forman parte un nuevo enfoque del manejo de
procesos y refleja las nuevas tendencias actuales, donde los
lugares se vuelven más cercanos y la distancia deja de ser
un factor a considerar. Éste proyecto es un tipo de
realidad inmersiva.
Imagen tomada de la Universidad de Buffalo,
Laboratorio de Realidad Virtual
http://wings.buffalo.edu/academic/department/eng/mae/vrlab
Prototipos virtuales
Una de las áreas en las que este tipo de aplicaciones
tiene gran auge es la de la Ingeniería, aquí, el
diseño de prototipos es combinado con un modelado virtual
de estos permitiendo al diseñador jugar un rol activo en el
detallado del diseño y la optimización del proceso.
Las técnicas de realidad virtual permiten generar ambientes
computarizados para que el diseñador investigue y pruebe
múltiples cambios a sus diseños que esta realizando
mientras observa y manipula objetos virtuales al usar movimientos
humanos naturales. Los diseños interactivos permiten
cambiar los parametros de diseño e inmediatamente
determinar el efecto de los cambios.
-
Prototipos de diseño
de dispositivos de control de polución
Existen
compañías que utilizan la realidad virtual como una
herramienta en el diseño de dispositivos de control de
polución y de calderas. De esta forma, la compañía
puede garantizar el funcionamiento de sus productos incluso antes
de haberlos construido. Trabajando con las especificaciones de
los productos, se modelan nuevas calderas y se simula su
temperatura, dirección y velocidad de consumo(burning) de
los gases. De esta forma, al realizar distintos experimentos con
la colocación de los inyectores y otras características
físicas se crea el mejor sistema controlador de polución
para la caldera y se integra dentro del diseño antes de
que la caldera sea contruida.
Antes de la realidad virtual se utilizaban modelos computacionales
estadísticos que tomaban semanas para calcular. Con este
proceso, se puede completar el analisis en un día o menos
incluso con mayor exactitud.
IV.3 Realidad virtual en Ciencias de la Tierra
Dentro del área de Ciencias de
la Tierra se realizan proyectos para algunas de las áreas de
aplicación, como lo es la visualización de fenómenos
volcánicos o la modelación de relieves topográficos.
Visualización de fenómenos volcánicos
Sin duda, el riesgo de potenciales erupciones volcánicas
es un problema que se tiene en todo el mundo. Las simulaciones de
fenómenos volcánicos permiten analizar la pérdida
de vida y la destrucción de la infraestructura. Los
modelos de flujos permiten estimar los movimientos de materiales
volcánicos dentro y sobre la superficie. Este tipo de
aplicaciones permite el entendimiento de los peligros de estos
fenómenos antes de que sucedan, además, del
desarrollo de mapas de riesgo, asistencia en crisis y
reconstrucción post-crisis. La Universidad de Buffalo,
desarrolló un sistema de visualización de estos
fenómenos, el cual es utilizado para el análisis de
varios tipos de flujos que van desde lava de movimiento lento y
flujos saturados, que le permitirá a oficiales públicos,
científicos y la población en general entender el
efecto de varios fenómenos volcánicos y sus áreas
locales y diseñar planes apropiados de migración.
Cabe destacar que se han escogido tres volcanes en México
para desarrollar y probar los modelos científicos de este
estudio, estos son el Popocatepetl, Colima y Pico de Orizaba
interactuando con vulcanólogos de la UNAM. Este tipo de
aplicación corresponde a la categoría de realidad
virtual no inmersiva.
Imagen tomada de la Universidad de Buffalo, Laboratorio
de Realidad Virtual
http://wings.buffalo.edu/academic/department/eng/mae/vrlab
Modelado de relieves
topográficos
El modelado de relieves topográficos
es una herramienta que aunada a las técnicas ya utilizadas,
ayuda en el análisis de terrenos. En CICESE se ha
incursionado en esta área, al incorporar el modelado
virtual del relieve topográfico del Campus a un Proyecto
Ecológico de Crecimiento Armónico, donde además
de contarse con fotos de las distintas divisiones del campus, se
tiene el modelo virtual como una ayuda para la fácil
planeación y localización de los cambios que se
incorporen al campus.
IV.4 Realidad Virtual en la Oceanología
Utilizando la realidad virtual en
proyectos de oceanología se puede visualizar una estructura
tridimensional de la superificie del oceáno, donde se puede
modelar por ejemplo el comportamiento de larvas, tener una
simulación de cómo el viento afecta las olas, u
observar fenómenos como los de El Niño o La Niña,
observando temperaturas , dirección de vientos o velocidad.
Imágenes
tomadas de Pacific Marine Environmental
Laboratory
http://www.pmel.noaa.gov/vrmlhttp://www.pmel.noaa.gov/vrml
IV5 Realidad virtual en la Medicina
La medicina es uno de los campos más
importantes para las aplicaciones de realidad virtual. Así
como la medicina cuenta con una basta diversidad de áreas de
estudio, de igual manera la realidad virtual se aplica para una
diversidad de disciplinas. Aquí se presentan dos tipos de
proyectos que dan una buena idea de las aplicaciones dentro del
área. Estas aplicaciones corresponden al tipo de realidad
virtual inmersiva.
Realidad virtual en la
Psicología
El tratamiento de fobias juega un lugar
muy importante dentro de la disciplina de la psicología,
cada año millones de personas acuden a psicológos
para el tratamiento de fobias que van desde miedo a las alturas, a
volar, a las arañas, claustrofobia, miedo a manejar, etc.
La incorporación de la realidad virtual a los tratamientos
ya establecidos beneficia y agiliza en gran parte el proceso de
superación, puesto que el tener modelos virtuales(como por
ejemplo modelos de elevadores, simulación de vuelos, entre
otros) aumenta la confianza y seguridad del paciente, puesto que
el sabe que mientras pruebe este tipo de modelos nunca se
encontrará realmente en peligro, además el paciente
se siente más tranquilo al saber que al encontrarse en un
ambiente virtual puede parar cuando éste lo desee. Además,
el paciente puede visualizar mejor su problema y por consecuencia,
el psiquiatra puede observar lo mismo que el paciente esta
percibiendo, llevando a un tratamiento más enfocado.
Este tipo de aplicaciones muestra un futuro promisorio para
este tipo de tratamientos.
Tratamiento para el
bienestar de pacientes con cáncer
Otra de los tipos
de aplicaciones en el área de la psicología es el
tratamiento para el bienestar de pacientes con cáncer,
donde pueden experimentar mundos virtuales sin que se les cause
fátiga alguna o estrés adicional. Se espera que un
bello escenario en conjunto con viento, sonidos, olores brinde a
los pacientes una relajación y sentido de bienestar.
Simulación de
Cirugías virtuales
Una aplicación más
de la realidad virtual en la medicina son los proyectos de
cirugías virtuales. La idea general es proveer al cirujano
con una herramienta que le permita experimentar diferentes
procedimientos quirúrgicos en un ambiente artificial. Las
aplicaciones de éste tipo se puede utilizar tambien para el
entrenamiento de estudiantes de medicina, donde ellos pueden
realizar operaciones en modelos virtuales permitiendoles observar
los resultados. Este tipo de simulaciones tridimensionales
todavía se pueden perfeccionar, sin embargo, existen
modelos que ya se están implementando actualmente.
IV6 Realidad Virtual en medios de comunicación
Los medios de comunicación,
en particular la televisión, aprovechan la tecnología
de realidad virtual. Se puede ver como las empresas toman ventaja
de la RV para obtener mayor publicidad y estar tambien incorporando
tecnología innovadora a sus transmisiones. Asi, en México,
por ejemplo, se tienen empresas como Televisión Azteca, la
cual en sus partidos de futbol, en determinados momentos, repite
jugadas en forma tridimensional, reconstruidas en diferentes
ángulos para su análisis, con lo cual obtienen la
ventaja de tener las jugadas desde diferentes perspectivas que a
veces pueden pasar desapercibidas por las propias cámaras de
televisión. Otro de las empresas que toman ventaja de esta
tecnología es Televisa, la cual ha incorporado personajes
virtuales dentro de sus telenovelas y programas, éstos
personajes virtuales interactuan con personas de carne y hueso.
Además de lo anterior, algunas veces la realidad virtual
tambien es usada para publicitar un programa de televisión,
por ejemplo, en las páginas de web se ofrecen recorridos
virtuales por algun programa popular.
IV7 Realidad virtual en el arte
El mundo del arte es y siempre ha sido importante para
el ser humano y hoy en día en que la computación
tiene una influencia en casi cualquier área de trabajo o de
interés, la realidad virtual también se ha convertido
en una herramienta para el campo de las artes. A continuación
se describen algunas de las áreas de mayor influencia de la
realidad virtual.
Realidad virtual en
museos y planetarios
La realidad virtual juega un papel
importante para el conocimiento, es utilizada por museos,
planetarios y centros de ciencia. Estos centros realizan
exposiciones virtuales donde se pueden hacer recorridos en templos
antiguos, palacios, galaxias, aprender de diversas áreas de
conocimiento, entre otras.
En algunos de los proyectos
realizados en los centros, se experimenta con situaciones mas
cotidianas o con las que los visitantes (principalmente los
jovenes y niños) pueden identificarse, por ejemplo, se
puede diseñar una montaña rusa(roller coaster) y
posteriormente experimentar el viaje como si físicamente se
estuviera en la montaña, así, mientras se disfruta
del viaje se puede aprender de leyes de física.
Otro
de los enfoques que se le da a la realidad virtual, es el de
experimentar visitas virtuales a lugares o templos antiguos que
por alguna razón no están disponibles al usuario
(destrucción, restauración).
Muchas veces, los
museos también cuentan con exposiciones virtuales
(colecciones de arte, objetos históricos, etc) a través
del web, con lo que abren la posibilidad de llevar cultura y
conocimiento a personas que por alguna razón no puedan
visitarlos físicamente, también amplian la
percepción de otras culturas y/o formas de vida antiguas,
al permitir los recorridos virtuales por lugares históricos.
Salón principal Templo
Toshodi-ji Vista virtual
Fotos tomadas de Silicon Graphics
http://www.sgi.com/features/2000/april/toppan/index.html
Realidad virtual en la arquitectura
La manera en que
los arquitectos comunican sus ideas la mayor parte de tiempo es en
forma visual, el utilizar alguna forma de visualización
facilita la comprensión de información compleja y
facilita la comunicación. Hoy en día, cada vez son
más los arquitectos que utilizan a la realidad virtual como
una herramienta más para participar a los demás de
sus ideas y trabajos.
Algunos de los enfoques más
comunes que los arquitectos dan al uso de realidad virtual es en
el modelado virtual de sus diseños de casas y edificios,
donde además de hacer los diseños tradicionales como
planos y maquetas elaboran un modelo tridimensional interactivo,
donde sus clientes pueden contemplar de una manera más
"real" los diseños o inclusive adentrarse en
estos edificios o casas y recorrerlos libremente, teniendo así
una visión mas clara de las ideas que se tratan de
expresar.
Además, existe un vínculo entre la
arquitectura como tal y diseñadores urbanos, donde no solo
se realizan los diseños de una casa o edificio, sino de un
planeamiento más amplio como es el diseño zde una
ciudad o una parte de ella. En este tipo de proyectos, la
visualización va un poco mas lejos, se trata de planear con
anticipación el crecimiento de una ciudad o una parte de
ella, creando no solo edificios o avenidas con una belleza por si
solas sino en armonia con la infraestructura ya existente.
Fotos tomadas de:
http://www.agocg.ac.uk/sosci/casestudies/smith/abstract.html
Grupo
de Supercómputo
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