REALIDAD VIRTUAL EN EL ENTORNO INDUSTRIAL
DIRECTORA DEL CENTRO DE DISEÑO INDUSTRIAL D.I. Raquel Ariza
AUTOR Manuel Goglino
COLABORADORES Victoria Díaz Pablo Herrero Natalia Paratore Garbarino Andrés Novas Nicolás Cuello Cristian García Bauza
FOTOGRAFÍA PLADEMA Media.Lab
ILUSTRACIÓN Fernando Martínez Kevin Nemcansky Manuel Goglino
DISEÑO Y MAQUETACIÓN Manuel Goglino Natalia Paratore Garbarino Fernando Martínez
Goglino, Manuel Realidad virtual en el entorno industrial / Manuel Goglino ;
contribuciones de Victoria Diaz ... [et al.] ; ilustrado por Kevin Nemcansky ; Manuel Goglino. - 1a ed . - San Martín : Instituto Nacional de Tecnología Industrial - INTI, 2019.
Libro digital, PDF
Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-950-532-390-6
1. Industria. 2. Nuevas Tecnologías. 3. Ejercicio de Simulación. I. Diaz, Victoria, colab. II. Nemcansky, Kevin, ilus. III. Goglino, Manuel, ilus. IV. Título.
CDD 650.028546
EXPERIENCIAS VIRTUALES
Las experiencias VR son entornos generados digitalmente que se presentan a los usuarios a través de dispositivos que «engañan» los sentidos, para hacerles creer que están inmersos en una realidad que no existe en el mundo físico. La realidad virtual permite al usuario observar, moverse e interactuar con el entorno de manera natural e intuitiva.
Gracias a que en la actualidad los dispositivos son accesibles, los controles intuitivos y la calidad de imagen cada vez mejor, es posible encontrar una amplia gama de aplicaciones para estas tecnologías. Softwares de modelado
que permiten agilizar los procesos de diseño y desarrollo de productos, simuladores para entrenamiento de operarios y recorridos virtuales por lugares remotos o inaccesibles. Por la creciente complejidad en los productos que se desarrollan en la actualidad, se hace cada vez más importante contar con herramientas avanzadas que asistan en los procesos de diseño y toma de decisiones.
La realidad virtual nos permite tomar riesgos virtuales para ganar experiencia en el mundo real.
APLicaciones en la industria
CAVE - Inmersión Virtual «Media.Lab»
Actualmente las aplicaciones de esta tecnología son muchas y variadas. Si bien se utiliza principalmente en industrias de entretenimiento, existen cada vez más casos de empresas que adoptan soluciones VR para prototipado virtual, estudio de factores humanos / ergonomía, ensamblaje virtual, revisiones de diseño a distancia, aprendizaje y entrenamiento, simulación de procesos, teleoperación, etc. Para los fines de este informe haremos un recorte en 4 categorías que pretenden dar un panorama de su potencial.
Simulador de excavadoras «Media.Lab»
[01] PROTOTIPADO VIRTUAL
Verificación y testeo
[02] DISEÑO Y DESARROLLO
Productos, servicios y experiencias
[03] RECORRIDOS VIRTUALES
Tours, visitas, layout
[04] ENTRENAMIENTO OPERARIO
Capacitación y aprendizaje
[01] PROTOTIPADO VIRTUAL
Creación de entornos virtuales con elementos interactivos, como herramienta de verificación durante el proceso de desarrollo de productos
Prototipo virtual de un buzón para FedEx «Estudio Handsome»
Concept VR prototype «TEAMSdesign»
Durante el desarrollo de productos, los equipos de diseño suelen enfrentarse al mismo desafío: como iterar la mayor cantidad de veces para refinar el diseño sin excederse en la utilización de recursos. Utilizar VR permite verificar aspectos dimensionales, estéticos y funcionales a partir de un «prototipo virtual» con distintos niveles de interacción.
Esta aplicación aprovecha el flujo digital de trabajo de una empresa, que supone la existencia de un modelo 3D del producto a desarrollar y permite hacer verificaciones propias del proceso de diseño sin necesidad de la construcción de una maqueta o prototipo físico. Para esto es
indispensable contar con un flujo digital de trabajo, es decir, tener digitalizado el proceso para poder pasar del entorno virtual al software CAD de manera rápida.
La realidad virtual permite ver el producto en escala real, recorrerlo y corroborar como funciona en distintos entornos o cómo convive con distintos objetos. Si bien no reemplaza el prototipado tradicional, en muchos casos ésta práctica permite verificar y rediseñar aspectos del producto sin la necesidad de invertir tiempo y dinero en la materialización de tantos modelos o prototipos.
[02] Diseño y desarrollo de productos
Creación de geometría 3D dentro de un entorno virtual
Software CAD para VR «Gravity Sketch»
Visualización de componentes industriales «Media.Lab»
Integrado para CADs de terceros «Mindesk»
Las ventajas de usar VR para diseño asistido por computadora «CAD» son evidentes, actualmente los procesos de diseño utilizan técnicas tradicionales como los bocetos a mano alzada, los planos técnicos y los modelados CAD, sin embargo la visualización de estas representaciones se hace sobre soportes planos, mientras que los productos son tridimensionales.
Con las tecnologías inmersivas es posible utilizar softwares CAD avanzados para crear y editar modelos digitales directamente en entornos virtuales, evaluando los resultados de cada modificación en tiempo real.
Empiezan a aparecer herramientas que explotan el potencial de esta tecnología asistiendo en el proceso de diseño de productos. Estos softwares permiten a los diseñadores crear objetos tridimensionales frente a sus ojos, en tiempo real y en un espacio virtual «seguro».
Pueden visualizar cómo sus diseños convivirán a escala con otros objetos virtuales. Un arquitecto puede caminar a través de una versión virtual del edificio que está creando al mismo tiempo que lo modifica y un diseñador puede sostener o incluso desarmar un producto virtual en sus manos.
[03] RECORRIDOS VIRTUALES
Planificación de Layout - Recorridos por planta Visitas virtuales a lugares remotos o peligrosos
CAVE Inmersión Virtual «Media.Lab»
CAVE Inmersión Virtual «Media.Lab»
Computer Simulation «cm.project.ing»
Una de las principales aplicaciones de la realidad virtual son los recorridos virtuales. A diferencia de otras experiencias, en ésta, el nivel de interacción con el entorno es mínimo, por lo que no se necesitan mandos de control y es posible utilizar dispositivos más económicos como celulares.
Un ejemplo de esta aplicación es Google Street View, a través de un relevamiento con cámaras 360º se puede capturar un recorrido por lugar remoto, para luego revivirlo utilizando un celular con giroscopio montado en un visor tipo Google Cardboard.
A su vez, se puede generar un recorrido virtual a partir de un modelo digital de un espacio que todavía no existe, por ejemplo, una planta de producción, pudiendo verificar distribuciones, layout o dimensiones antes de tener el espacio materializado. Esta aplicación se utiliza mucho en la industria de la construcción para mostrar propiedades que todavía no están construidas.
También tiene sentido pensar en este tipo de aplicaciones cuando el lugar a visitar es inaccesible o muy peligroso, por ejemplo, plantas nucleares (altos niveles de radiación), o lugares remotos.
[04] ENTRENAMIENTO OPERARIO
«Aprender haciendo» - Simuladores
SIMEx [Simulador de Excavadoras] «Media.Lab»
CAVE Inmersión Virtual «Media.Lab»
Simulador de Autoelevador «Media.Lab»
Las tecnologías inmersivas, en particular la realidad virtual, son herramientas ideales para realizar «capacitaciones prácticas» o entrenamiento de operarios. Permiten la simulación de entornos, maquinaria y controles, para que operarios puedan capacitarse directamente realizando la acción en cuestión.
Otra gran ventaja de utilizar VR para entrenamiento y capacitación es que el formador tiene un feedback instantáneo y puede acompañar al aprendiz durante la acción para corregir pequeños errores, pudiendo saber exactamente a donde está mirando y por cuánto tiempo.
Usar VR para entrenamiento y capacitación tiene grandes ventajas principalmente en 3 situaciones:
» Cuando los entornos de entrenamiento son peligrosos. Ejemplo: reactor nuclear
» Cuando es muy costoso llevar a cabo el entrenamiento en el entorno real. Ejemplo: pilotaje de avión
» Cuando las condiciones son difíciles o imposibles de replicar. Ejemplo: industria espacial o instalaciones todavía no construidas
Tecnologías Inmersivas
La tecnología de Realidad Virtual se desarrolla en el marco de las llamadas tecnologías inmersivas. Se tratan de dispositivos, técnicas y experiencias que desdibujan la línea entre el mundo físico y el mundo virtual, creando un fuerte sentido de inmersión y presencia. Proporcionan a los sentidos información visual, auditiva y táctil, cuya función es reemplazar la realidad y la percepción espacio-temporal del sujeto.
Existe una clasificación para las tecnologías inmersivas: Realidad Virtual, Realidad Aumentada y Realidad
Mixta. Las diferencias entre ellas pueden parecer sutiles, sin embargo sus aplicaciones y posibilidades específicas deben considerarse para decidir cuáles son más pertinentes para dar respuesta a las necesidades y aumentar la capacidad de innovar.
» Realidad Virtual (VR)
Entornos completamente ficticios y simulados, se pierde referencia del espacio real durante el tiempo que dure la experiencia. Esto permite ingresar a entornos que no existen en el mundo real.
» Realidad Aumentada (AR)
Superpone objetos simulados sobre entornos reales. Permite «mejorar» nuestros sentidos aportando capas de información sobre los objetos reales.
» Realidad Mixta (MR)
También conviven elementos virtuales con elementos reales, pero el grado de interacción entre ellos es mayor. No solo se superpone información sobre el entorno real, sino que lo virtual se «mezcla» con lo real de forma natural.
TESTIMONIOS LOCALES
Virtual World
Nicolás Cuello
VirtualWorld es una empresa especializada en Realidad Virtual y contenido 360. Ofrece servicios de venta, alquiler y desarrollos a medida. Brinda servicios personalizados para el desarrollo de experiencias y juegos, cada proyecto es único por lo que es fundamental contar con asesoramiento a lo largo de todo el proceso.
¿Cómo es el proceso de diseño para llevar adelante un desarrollo a medida?
Generalmente se comienza con un análisis exhaustivo de las necesidades del cliente para determinar qué tecnología es la más adecuada que pueda dar solución al problema concreto. No hay que olvidarse que estas tecnologías son sólo herramientas, el objetivo puede ser entrenar un operario para realizar una acción, vender un producto o hacer una visita guiada virtual. Luego armamos un storytelling del contenido y lo vamos puliendo en un proceso iterativo con el cliente donde se desarrolla la experiencia, incluyendo entornos 3D, sonidos, animaciones, e interacciones con los objetos virtuales.
¿Cuál es el tiempo de desarrollo aproximado?
no relevado con cámaras 360 requiere mucho menos desarrollo que crear en 3D todo un entorno que no existe, animarlo y programar la física e interacciones complejas con los objetos. En este último caso el desarrollo se asemeja mucho al de un videojuego e interviene un equipo más grande.
¿Qué ventajas tiene aplicar estas tecnologías en los procesos industriales?
Muchísimo ahorro, por ejemplo trabajamos con una empresa que vende UPS, se planteó un recorrido virtual por las instalaciones con sus productos. Me comentaron que, a partir de disponer del entorno virtual para mostrarlo, solo transportan una UPS a los eventos, a comparación de los eventos anteriores a los que como mínimo llevaban 4 UPS (imaginate que son como heladeras gigantes).
Virtual World
Un desarrollo puede demorar 15 días o 6 meses de acuerdo a la complejidad. Esto depende mucho de la naturaleza de la experiencia. Un recorrido virtual por un entor-
TESTIMONIOS LOCALES
Media.Lab - Pladema
Cristian García Bauza
Media.Lab es un espacio multidisciplinario, dentro del Instituto PLADEMA, que está centrado en la investigación y desarrollo de aplicaciones de computación gráfica, realidad virtual e interacción humano-computadora. El equipo está formado por investigadores, docentes, becarios y estudiantes; y funciona como un área de I+D dentro del instituto PLADEMA perteneciente a la Facultad de Ciencias Exactas.
¿Qué es un simulador?
Un simulador es un sistema compuesto por software y hardware, pensado especialmente para emular una situación de la realidad, pero de forma virtual. Pueden ser utilizados para formación, capacitación profesional, aprender un oficio o mejorar la operatoria de una máquina o un instrumental.
Todo simulador está basado en tres pilares fundamentales: el entorno virtual (compuesto por la apariencia visual y el realismo comportamental del mundo), el conjunto de controles para operarlo, y el plan pedagógico de ejercicios.
¿Qué ventajas tiene el entrenamiento en simuladores vs entrenamiento en entornos reales?
La principal ventaja es que la práctica en un simulador es inherentemente más segura para máquinas y operarios. Los riesgos son nulos, dado que todos los ejercicios son
resueltos en un entorno controlado y totalmente simulado. Otra ventaja es que el entrenamiento en simuladores es más económico, no utiliza combustible, ni tiene el mismo gasto por uso que una máquina real. Su mantenimiento es más sencillo y puede actualizarse fácilmente.
El entrenamiento en simuladores brinda mayor libertad de práctica y una excelente amortización si comparamos la inversión vs. utilización. Puede utilizarse 24x7, no depende del clima o las condiciones externas.
Por último, un simulador es mucho más flexible y potente para capacitar. Por ejemplo, hay muchos ejercicios que no pueden realizarse en el entorno real por el simple hecho que no pueden forzarse las incidencias o errores en la maquinaria. Es decir, en la realidad, hay algunas situaciones principalmente de resolución de fallas, que no pueden ser generadas para que el alumno practique y las resuelva, en el simulador puede ser generada cualquier falla dado
TESTIMONIOS LOCALES
Media.Lab - Pladema
La línea principal del grupo se centra en investigar e implementar técnicas innovativas para el diseño de simuladores de entrenamiento; sistemas que permiten capacitar operarios en el uso de máquinas y vehículos a través de una serie de ejercicios, haciendo sentir a los alumnos que se mueven en el mundo real.
Media Lab
que se simula un modelo computacional que representa la maquinaria en la que se está capacitando.
¿Qué implica la construcción de un simulador?
El procedimiento implica interiorizarse en el tema que involucra el simulador. Debemos conocer el entorno de trabajo y relevar los espacios. En general, trabajamos con usuarios expertos y el adoptante, con quienes diseñamos el plan de capacitación. Para recrear la visual, se trabaja con planialtimetrías, planos de obras y fotografías; luego se modela tridimensionalmente el espacio. Adicionalmente, modelamos computacionalmente los modelos físicos de las maquinarias y componentes involucrados en la simulación; para ello utilizamos manuales técnicos, junto a gráficos y tablas de esfuerzo. Para la parte de controles, podemos crear nuestras propias soluciones o utilizar repuestos de maquinarias. En conjunto con el usuario final, se deciden algunas cuestiones relacionadas a la implantación y el uso del simulador.
ECOSISTEMA DE TECNOLOGÍAS INMERSIVAS
Cuando se habla de tecnologías inmersivas no sólo se refiere a los dispositivos (Headsets, cascos, anteojos), sino que debe entenderse el escenario complejo en que estas tecnologías
CONTENIDOS
se desarrollan, evolucionan y se implementan. Para esto se plantea un ecosistema que nuclea en la experiencia de usuario distintos elementos y actores que intervienen.
DISPOSITIVOS
ENTRENAMIENTO
Simuladores Juegos y entretenimiento Videos 360 Visitas y recorridos Redes sociales
Lentes
Softwares para VR
Headsets / Cardboard / Porta Celulares
Computadoras
MEDICINA
CAD / Dibujo 3D / Renders / Animación
Sensores
Acelerómetros / Motion Capture Reconocimiento de imagen Mapping del espacio
CAVEs Controles
EDUCACIÓN
EXPERIENCIA DE USUARIO
INDUSTRIA ENTRETENIMIENTO
Reconocimiento de gestos / Joysticks
Tableros e interfaces físicas / Guantes
Audio
DISEÑO
I+D
Desarrollo de dispositivos
HTC Vive / Oculus / Samsung Gear Google Daydream / Microsoft HoloLens
Desarrollo de computadoras
Procesamiento gráfico / CPUs / SSDs Protocolos de comunicación
Desarrollo de capacidades
Programación / Animación / Experiencia de usuario Física e interacciones
RECURSOS DIGITALES
MARKETING Y VENTA
Software desarrolladores
Unity / Unreal Engine / Cinema 4D
Entornos y elementos virtuales
Modelado 3D / Renderizado Materiales virtuales / Sonido y FX
MARCO LEGAL
Regulaciones Propiedad Intelectual Confidencialidad Responsabilidad Empresaria Normativas
DIVULGACIÓN
Web / Blogs / Portales Comunidades Publicaciones Ferias / Expos / Congresos Proyectos de I+D
USUARIOS
Aficionados Profesionales Estudiantes Casuales Trabajadores
Links de interés
» Glosario de palabras http://www.vrglossary.org/
» Criterios de diseño https://principles.adactio.com
» VR para prototipado https://telcelsoluciones.com/la-realidad-virtual-puede-ayudarte-a-crear-pro totipos-de-productos/
» Recursos de UX para VR https://www.uxofvr.com/
» Proceso de diseño usando VR https://www.afternow.io/our-process
» Diseñar para VR - Guía para principiantes https://blog.prototypr.io/designing-for-vr-a-beginners-guide-d2fe37902146
» Simuladores de entrenamiento http://medialab.com.ar
FUENTES CONSULTADAS
» Laptev, P. (27 de Noviembre de 2017). VR/AR prototyping for everyone [IX Inborn Experience]. Recuperado 18 de diciebre de 2018, a partir de https://medium.com/inborn-experience/vr-ar-prototyping-for-everyone-ea6fb8f159b5
» Qingjin P. (2007) Virtual reality technology in product design and manufacturing: The design and implementation of a course for the graduate study. Department of Mechanical and Manufacturing Engineering. Recuperado el 18 de Diciembre de 2018 a partir de https://ojs.library.queensu.ca/index. php/PCEEA/article/view/3792/3786
» Gómez Sánchez, M. (22 de Enero de 2018). Test de usabilidad en entornos de Realidad Virtual. No Solo Usabilidad (17). Recuperado el 18 de Diciembre de 2018 a partir de http://www.nosolousabilidad.com/articulos/test\_usabilidad\_realidad\_virtual.htm
» Rückert, P., Wohlfromm, L., & Tracht, K. (2018). Implementation of virtual reality systems for simulation of human-robot collaboration. Procedia Manufacturing (19), 164-170 pp. Recuperado el 18 de Diciembre de 2018 a partir de https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.01.023
» Zachmann, G. (1998). VR-Techniques for Industrial Applications. En Virtual Reality for Industrial Applications (pp. 13-38). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46847-6\_2
CONTACTOS
INTI - DISEÑO INDUSTRIAL Laboratorio Factor Humano Av. Gral. Paz 5445, San Martín Provincia de Bs As. B1650KNA 4724-6387 / 4724-6200. Int. 6784 factorhumano@inti.gob.ar Buenos Aires / Argentina www.inti.gob.ar/disenoindustrial
Publicación de distribución gratuita. Los contenidos fueron realizados por el Centro de Diseño Industrial de INTI. Se agradece citar fuentes. 2018
Ver+/-
