دنیاي امروز علم و تکنولوژي به سمت به کارگیري هرچه بیشتر کامپیوتر در فن آوري هاي گوناگون سوق پیدا کرده است. حقیقت مجازي به عنوان یکی از کاربردهاي کامپیوتر در دهه اخیر کاربردهاي فرآوانی در زمینه هاي گوناگون مهندسی به خصوص مهندسی مکانیک پیدا کرده است. نرم افزارهاي شبیه ساز نیز به نوبه خود سبب افزایش دقت و سرعت تحلیل هاي مهندسی گردیده اند. در این مطلب قصد داریم، به گونه اي که از (CNC) بر استفاده و توصعه این دو مفهوم به هم آمیخته در فرآیند ماشین کاري توسط ماشین کنترل عددي این دو فن آوري بپردازیم.
در طی سالیان مهندسان سعی بر آن داشتند تا بخش قابل توجه از فعالیت هاي خود را به صورت غیر واقعی یا مجازي انجام دهند. تا از مشکلات و هزینه هاي اقتصادي و زمان طولانی براي اجراي نمونه هاي واقعی پرهیز کنند. این فعالیت ها در ایجاد نرم افزارهاي طراحی (CAD/CAM/CAE) و ساخت و نرم افزارهاي تحلیلی خود را آشکار می کند. اما چیزي که امروزه توجه بیشتر به آن شده است، هر چه واقعی تر کردن این فضاهاي مجازي می باشد تا بتوان هم از مزیت انجام فعالیتها به صورت مجازي سود برد و هم تا حد امکان به حالت واقعی آن نزدیک بود. ایجاد حقیقت مجازي تا به امروزه در زمینه هاي مختلف، VR کاربردهای فراوانی پیدا کرده است، از جمله در زمینه هاي مهندسی، پزشکی، معماري، آموزشی و تفریهی. البته باید به این نکنه توجه کرد که کاربردهاي این روش در زمینه هاي آموزشی بسیار متفاوت تر از کاربردهاي دیگر است، زیرا که در اکثر موارد سعی می شود تا محیط مجازي را به آن چه در واقعیت است تبدیل کرد اما در سیستم هاي آموزشی در مواردي که امکان اجراي آن وجود ندارد یا پر هزینه می باشد را می توان با هزینه هایی بسیار کمتر و با کیفیت هاي قابل قبولی در محیط مجازي به صورت واقعیت مجازی استفاده کرد. وجود وسایل کمک آموزشی و گویایی آن ها در مقابل توانایی هاي نامحدود این سیستم ناچیز می باشد. شبیه سازهاي پرواز براي هواپیماهاي مسافربري نیز از نمونه هاي بسیار پر هزینه از این روش است اما با تجهیزات و پیشرفت هاي کنونی استفاده از این روش در زمینه هاي آموزشی کاربرد فراوان دارد. همچون دیگر روش هایی که پا به میدان گذاشتند این روش نیز در ابتدا در مراکزي خاص و در کاربردهایی خاص مورد حمایت قرار گرفته است ولی به سرعت در حال فراگیر شدن است. به طور مثال سازمان فضایی ناسا براي آموزش تعمیرات موتور فضاپیما به فضا نوردان از این روش استفاده می کند.
فهرست مطالب:
✅واقعیت مجازی چیست؟
✅استفاده از Tracking system در سیستم های واقعیت مجازی
✅انواع مختلف سیستم های Tracking system
✅تجهیزات Data Gloves
✅بازیهای VR چیست؟
✅گجت های واقعیت مجازی
✅کاربردهای واقعیت مجازی
✅واقعیت مجازی از چه نرم افزاری استفاده می کند؟
✅سخن آخر
واقعیت مجازی چیست؟
تعریف دقیق از واقعیت مجازي کار دشواري است زیرا که با پیشرفت هاي روز افزون در این زمینه هر روز تعبیر جدیدتري می توان از آن انتظار داشت. به طور مثال نرم افزارهاي طراحی که یک مدل سه بعدي از قطعه را پیش روي ما قرار می دهند بسیار واقعی تر از نقشه هاي مهندسی است.
اما امروزه نمی توان یک تصویر دیجیتال را بر روي صفحه مانیتور به عنوان واقعیتی از قطعه در حال طراحی نامید ،جز این که آن تصویري دو بعدي از یک مدل سه بعدي دیجیتالی است. هر چه واقعی تر کردن فضاهاي مجازي و مدل هاي دیجیتالی به منظور درك بهتر و صحیص تر از آن را در سیستمی متقابل بین فضاي مجازي و کاربر را می توان تعریف کلی از حقیقت مجازي دانست. هر چند زمانی تصاویر دو بعدي نیز می توانست در این دسته قرار گیرد، مانند آن چه از یک مدل سه بعدي در مانیتور کامپیوتر ملاحضه می کنید.
این روزها سه بعدي بودن آنچه به رویت کاربر می رسد به عنوان رکن اساسی محصوب می شود. تجهیزاتVR براي سیستم هاي روش هاي مختلفی براي ایجاد تصاویر سه بعدي ایجاد شده است. که بعضاً داراي تجهیزات گسترده اي هستند و در مواردي داراي هزینه هاي قابل توجه است. غیر از ایجاد تصاویر سه بعدي که به عنوان اولین و مهمترین قسمت از محسوب می شود، ایجاد صدا هاي مناسب از محیط VR پیرامون کاربر به طوري که در واقعی بودن آن چه که می بیند به آن کمک کند و بتواند مواردي چون دور و نزدیک شدن به منبع صدا و جهت آن را براي کاربر مشخص کند نیز از اجزاي مهم دیگر محسوب می شود ا virtual reality یکی از پیچیده ترین قسمت هایی که در ایجاد درکی از لمس اشیاي فضاي مجازي براي کاربر است در نظر گرفته می شود و کار آن همان Force Feedback است، آن گونه که از نامش پیداست ایجاد نیروي عکس العمل براي کاربر است. به طور مثال وقتی کاربر یک اهرم را که فقط در فضاي مجازي وجود دارد جابه جا می کند باید نیروي لازم براي این کار را به طریقی به آن منتقل کرد. با وجود تمام موارد ذکر شده می توان یک سیستم کامل را ایجاد کرد به طوري که کاربر خود را کاملا در فضاي مجازي ساخت شده احساس کند.
گویی در میان یک کارخانه بزرگ قدم می زند، که تمامی قسمت هاي آن در یک نرم افزار مدل سازي ساخت شده که به اندازه کافی به واقعیت نزدیک است.
چه کارهایی نیاز است برای واقعی تر شدن واقعیت مجازی انجام شود؟
این تجهیزات نیز (تجهیزات واقعی تر شدن آن کمک می کند اما هنوز سیستم ما براي ایجاد یک فضاي مجازي کامل نیست زیرا که هنوز در مورد تاثیر کاربر بر آنچه می بیند و یا فضایی که اکنون در آن قرار دارد صحبتی به میان نیامد. مثلا:
چگونه کاربر دستگاهی را روشن و خاموش کند چگونه جسمی را که وجود خارجی ندارد حرکت دهد و جابجا کند. براي این منظور باید برخی از حرکات کاربر را نیز در فضاي مجازي تعریف کنیم.
از مهمترین آنها یکی مکان کاربر است یعنی کاربر در چه مکانی قرار دارد و به کدام سمت قدم می زند و به کجا نگاه می کند.
دیگر مدل کردن حرکات دست و انگشتان کاربر است تا بتواند یک جسم مجازي را در دست بگیرد و حرکت دهد خواه وجود داشته باشد یا نه.
در این Force feedback تجهیزات حالت تقابل بین کاربر و محیط مجازي تقریبا کامل شده است و اکنون به عنوان مثال می توان کاربري را تصور کرد که در یک کارخانه مجازي در حال کار با یک دستگاه تراش است و یا در حال مونتاژ کردن یک مجموعه پیچیده از یک سیستم مکانیکی است.
استفاده از Tracking system در سیستم های واقعیت مجازی
از سیستم هایی که به خاطر حجم کم و کارایی بالا در سیستم هاي آموزشی برای ایجاد تصاویر سه بعدی مورد توجه بیشتري قرار گرفته است سیستم Tracking system است که براي ایجاد تصاویر سه بعدي از عینک مخصوصی استفاده می کند. در این عینک تصاویر ایجاد شده براي چشم چپ و راست را به صورت جداگانه ایجاد می شود. این کار باعث می شود تا آن چه به رویت کاربر می رسد فراتر از یک تصویر نقش بسته بر یک مانیتور باشد همچنین عمل موقعیت یابی براي شناسایی محل کاربر در فضاي مجازي انجام می شود ، به این معنی که قادر است تششخیص دهد کاربر دقیقا در کجا و در چه موقعیتی قرار دارد . سیستم Tracking system که در نزدیکی عینک مخصوص همراه بلندگوهاي تولید صدا نصب میشود یک مجموع کامل را ایجاد می کند. که با ارتباط برقرار کردن با واحد پردازش سیستم میتواند جهت گیری از دید کاربر را بیان کند.
یکی دیگر از قسمت هاي مهم در سیستم های Tracking system این است که مختصات و دوران نقاط مورد نظر را در فضا مشخص می کند و در هر لحظه می تواند با دقت خوبی اطلاعات مورد نیاز از نقطه مورد بررسی را در اختیار سیستم واقعیت مجازی قرار دهد، در واقع این سیستم به کابر اجازه میدهد که در فضای فیزیکی به اطراف برود و سیستم میتواند موقعیت کاربر را تشخیص دهد.
انواع مختلف سیستم های Tracking system
امروزه سیستم هاي تشخیص موقعیت برای سیستم های حقیق مجازی در انواع مختلف وجود دارداما همه آنها در برخی از ویژگی ها با هم مشترک هستند.
میتوانند شش درجه آزادی را تشخیص دهند
موقعیت کاربر را در محورهای x,y و z تشخیص دهند
تمامی جهت گیری ها مانند خمیازه ، لمس اشیا اطراف و دراز کشیدن بر روی زمین هم برای آنها قابل تشخیص است.
از جمله انواع این سیستم ها متیوان به سیستم هاي مکانیکی، پردازش تصویر یا همان سنسور هاي بینایی و سیستم هاي صوتی و الکترومغناطیسی را می توان اشاره کرد.
تجهیزات Data Gloves
قسمت بعد تجهیزاتی براي شناساي حرکت دست است که توسط Data Gloves دست کش مخصوص انجام می شود که به آن گفته می شود.
اکثر تجهیزاتی که در اینجا بیان شد به صورت VR بسته هاي تجاري در بازارهاي جهانی به نام تجهیزات قابل تهیه است. هر چند در مواردي این تجهیزات ساده و قابل ساخت است اما باز هم اکثر این تجهیزات تولیدات شرکت هاي محدودي می باشد.که البته بسیار انعطاف پذیر می باشد و قابلیت تطبیق با سیستم هاي تهیه شده توسط دانشجویان و علاقمندان را دارا می باشد. در کل باید گفت خوشبختانه امکانات براي فعالیت در این زمینه کاملا آماده است و کاربردهاي آن نیز بسیار زیاد می باشد استفاده از VR و حتی در مواردي با وجود گرانی تجهیزات آن ها امري اقتصادي خواهد بود اما با این وجود متاسفانه در کشور ما علاقمندي براي فعالیت در این زمینه به صورت عملی نا کافیست.
براي تحقیق حاضر به ایجاد محیط مجازي (VR) کار با ماشین فرز به منظور آموزش دانشجویان مهندسی مکانیک در زمینه آموزش ماشین ابزار و تست و طراحی ماشین می باشد. مزایاي استفاده از این روش در مقایسه با روش هاي سنتی آموزشی بحث و بررسی شده است.
بازیهای VR چیست؟
بازیهای وی آر چیست؟ سوالی است که واقعیت مجازی نوعی از بازی های ویدیویی هستند که با استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی، تجربه ای سه بعدی و تعاملی را برای کاربران فراهم می کنند. در این بازی ها، کاربران با پوشیدن کلاه یا عینک واقعیت مجازی، می توانند در محیط های مجازی قرار بگیرند و بازی هایی را تجربه کنند که حس حضور واقعی و تعامل با محیط را به آنها می دهد. این تکنولوژی امکان می دهد که کاربران در دنیایی فراتر از واقعیت قدم بگذارند و تجربه هایی را کسب کنند که در دنیای واقعی شاید ممکن نباشد یا پر هزینه و پرخطر باشد.
گجت های واقعیت مجازی
گجت های واقعیت مجازی شامل دستگاه ها و ابزارهای مختلفی هستند که تجربه ی واقعیت مجازی را برای کاربران فراهم می کنند. این گجت ها عبارتند از:
• هدست های VR: این دستگاه ها شامل عینک های واقعیت مجازی هستند که مستقیماً بر سر کاربر قرار می گیرند و صفحه نمایش هایی را در مقابل چشمان او قرار می دهند تا تجربه ی غوطه وری در دنیای مجازی را ایجاد کنند.
• کنترلرها: این دستگاه ها شامل دسته ها، سنسورهای ردیابی حرکت دست و سایر وسایل کنترلی هستند که کاربران می توانند با استفاده از آنها در دنیای مجازی حرکت کنند و فعالیت های مختلفی انجام دهند.
• دستکش های VR ا: ین گجت ها برای شبیه سازی حرکات دست و انگشتان کاربر در دنیای مجازی استفاده می شوند.
• گجت های پوشیدنی: این گجت ها شامل ماسک ها، سربندها و دیگر ابزارهایی هستند که به بدن کاربر متصل می شوند تا حس حضور فیزیکی در محیط مجازی را تقویت کنند.
برخی از محبوب ترین هدست های واقعیت مجازی شامل Oculus Quest 2 که حالا با نام Meta Quest 2 شناخته می شود، HTC Vive و Valve Index هستند که جزء هدست های پیشرفته واقعیت مجازی به حساب می آیند .این هدست ها و گجت ها به کاربران امکان می دهند تا تجربه های متنوعی از بازی ها، آموزش ها و تعاملات اجتماعی را در محیط های مجازی داشته باشند.
کاربردهای واقعیت مجازی
واقعیت مجازی VR کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف دارد. این فناوری نه تنها در صنعت بازی های ویدیویی محبوب است، بلکه در بخش های زیر نیز به کار گرفته می شود:
1. آموزش و تعلیم: استفاده از VR برای شبیه سازی محیط های آموزشی و تمرینی، مانند جراحی های پزشکی یا آموزش خلبانی.
2. پزشکی: کمک به جراحان برای تمرین عملهای جراحی و همچنین درمان برخی اختلالات مانندPTSD .
3. معماری و طراحی: مشاهده و ویرایش طرح های سه بعدی پیش از ساخت واقعی ساختمان ها و فضاها.
4. توریسم: بازدید مجازی از مکان های دوردست یا غیرقابل دسترس.
5. تمرینات نظامی: شبیه سازی محیط های نبرد برای آموزش نظامیان.
6. فضانوردی: آموزش فضانوردان برای مأموریت های فضایی.
7. خودروسازی: آزمایش و ارزیابی طراحی های خودرو در محیط های مجازی.
8. سرگرمی و هنر: خلق تجربیات سرگرم کننده و هنری جدید.
این فناوری به سرعت در حال پیشرفت است و کاربردهای جدیدی برای آن در حال شکل گیری است که می تواند تأثیرات عمیقی بر جوامع ما داشته باشد.
واقعیت مجازی از چه نرم افزاری استفاده می کند؟
واقعیت مجازیVR از نرم افزارهای متنوعی استفاده می کند که به کاربران امکان می دهد تجربیات غوطه وری در محیط های سه بعدی را داشته باشند. برخی از نرم افزارهای واقعیت مجازی عبارتند از:
• برنامهGoogle Cardboard : این اپلیکیشن به کاربران اجازه می دهد تا با استفاده از هدست های ساده VR، تجربیات واقعیت مجازی را با گوشی های هوشمند خود داشته باشند.
• برنامه Google Street View: برنامه Google Street View به شما این امکان را می دهد تا نمای ۳۶۰ درجه ی خیابان ها و مکان های مختلف سراسر جهان را مشاهده کنید. حتی شما می توانید تصاویر تاریخی را بررسی کنید تا ببینید چگونه مکان ها در طول زمان تغییر کرده اند. همچنین، می توانید تصاویر ۳۶۰ درجه ای خودتان را به Google Maps اضافه کنید.
• برنامه meta quest: شرکت متا، که پیش از این با نام فیسبوک شناخته میشد، دارای چندین برنامه و پلتفرم محبوب است که شامل فیسبوک، اینستاگرام، واتساپ، و فیسبوک مسنجر می شود. شرکت meta همچنین در زمینه های دیگری مانند واقعیت مجازی از طریق محصولات اوکولس و خدمات مرتبط با متاورس فعالیت دارد و برای دانلود این نرم افزار می توانید به وبسایت رسمی آنها مراجعه کنید یا از طریق فروشگاه های اپلیکیشن مانند گوگل پلی یا اپل استور جستجو کنید.
این نرم افزارها می توانند برای سیستم های عامل مختلف مانند اندروید و iOS در دسترس باشند و تجربیات متفاوتی از واقعیت مجازی را ارائه دهند. همچنین، برخی از این نرم افزارها ممکن است برای استفاده با هدست های خاصی طراحی شده باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است به صورت عمومی تر و برای استفاده با انواع مختلفی از هدست ها مناسب باشند.
سخن آخر
در این مقاله با مبحث واقعیت مجازی چیست آشنا شدیم و به کاربرد های آن پرداختیم اگر به هر علتی سوالی در این زمینه داشتید کافی است با همکارای ما در مجموعه رایانه کمک تماس بگیرید تا در حداقل زمان ممکن به پاسخ درست برسید .راه های تماس با ما شماره هوشمند 9099071540 که از طریق تلفن های ثابت با ما در ارتباط باشید.
قابل توجه شما کاربر گرامی: محتوای این صفحه صرفاً برای اطلاع رسانی است در صورتی که تسلط کافی برای انجام موارد فنی مقاله ندارید حتما از کارشناس فنی کمک بگیرید.