NASA обирає Artec Space Spider для створення надточних моделей (до 50 мкм) для навчання гібридних реальних астронавтів

Юлія Пономарьова

Резюме: NASA створило ультрареалістичні 3D-моделі для використання у своєму гібридному навчальному середовищі для підготовки астронавтів до життя та роботи в космосі.

Мета: Для 3D-сканування існуючих інструментів NASA та інших об’єктів та створення надзвичайно реалістичних цифрових моделей для використання у віртуальному середовищі.

Використовувані інструменти: Artec Eva, Space Spider, Artec Studio

За допомогою 3D-сканерів Artec Eva та Space Spider інженери з лабораторії гібридної реальності НАСА можуть сканувати інструменти та інші засоби, що використовуються в космосі, та створювати віддруковані 3D-версії, які можна використовувати для підвищення кваліфікації.

В даний час НАСА виконує завдання послати людство глибше в Сонячну систему, ніж будь-коли раніше. Це включає завершення таких програм, як капсула Оріон та система космічного старту. Виконання цих програм вимагає створення нових тренувань та нових процедур, які астронавтам доведеться вивчити.

Важливо знайти способи зменшити вплив на вартість і графік, зберігаючи при цьому ефективність традиційних методів підготовки космонавтів, особливо коли мова йде про дослідження Марса, де місії, як очікується, триватимуть місяці або роки одночасно. Інженери NASA можуть скористатися захоплюючими технологіями навколишнього середовища, щоб побачити, як зробити тренувальний досвід максимально реалістичним, виконуючи різні симуляції.

У 2015 році NASA заснувало лабораторію гібридної реальності, щоб поєднати споживчу технологію віртуальної реальності та відстежувані 3D-об'єкти (пошук об'єкта в 3D-просторі за допомогою технології відстеження об'єктів), щоб отримати реалістичні візуальні ефекти та тактильний зворотний зв'язок, що дає набагато сильніше та краще відчуття занурення. Лабораторія використовує готові гарнітури VR, Unreal Engine 4 (комерційний ігровий движок, що підтримує розширені можливості рендерингу, фізики та мережі) та спеціальний контент NASA для створення навчальних середовищ.

У 2015 році NASA заснувало лабораторію гібридної реальності, щоб поєднати споживчу технологію віртуальної реальності та відстежувані 3D-об'єкти (пошук об'єкта в 3D-просторі за допомогою технології відстеження об'єктів), щоб отримати реалістичні візуальні ефекти та тактильний зворотний зв'язок, що дає набагато сильніше та краще відчуття занурення.

вибирає

Головною метою є імітація зниженої сили тяжіння та відчуття тактильного зворотного зв'язку. Зараз дочірнє відділення в космічному центрі Джонсона НАСА експлуатує систему розвантаження гравітації з активною реакцією (ARGOS).

"Це, по суті, розумний трос, який кріпиться до вашої спини, розвантажує вагу вашого тіла та враховує ваш імпульс у вертикальному та горизонтальному напрямках, щоб ви відчували себе як у місячній гравітації, марсіанській гравітації, мікрогравітації або де-небудь між ними", - каже Метью Нойс, керівник програмного забезпечення в лабораторії гібридної реальності та вдосконалених операційних концепцій НАСА.

Середовище Hybrid Reality Lab було об’єднано із системою ARGOS, завдяки чому користувач може переміщатися по віртуальному представленню про середовище Міжнародної космічної станції, проводячи себе у 3D-світі. Роблячи це, віртуальна МКС рухається навколо них, поки вони носять віртуальні гарнітури.

Метью Нойес із NASA говорить про гібридну реальність як про новий рубіж освоєння космосу.

Створено низку додатків, щоб продемонструвати частину сили Гібридної реальності, і Міжнародна космічна станція стала першою. Це динамічне моделювання більшості внутрішніх модулів, які відвідують американські астронавти.

Кілька користувачів можуть тренуватися разом у віртуальній реальності, а це означає, що вони можуть працювати разом, навіть перебуваючи на абсолютно протилежних сторонах світу. Це також відкриває можливості для більшої роз'яснювальної діяльності, оскільки люди вдома із власними споживчими гарнітурами можуть увійти на сервер і спостерігати за навчанням астронавтів у режимі реального часу набагато більш захоплюючим способом, якого можна досягти за допомогою звичайного телебачення NASA.

Лабораторія використовує готові гарнітури VR, Unreal Engine 4 (комерційний ігровий движок, що підтримує розширені можливості рендерингу, фізики та мережі) та спеціальний контент NASA для створення навчальних середовищ.

НАСА має багато існуючих космічних засобів, таких як космічна дрель під назвою Pistol Grip Tool (PGT), що використовується для свердління болтів. Також розробляється багато інших інструментів, які будуть використовуватися для майбутніх місій, наприклад, інструмент рентгенівської флуоресценції (XRF), який використовується для визначення складу гірських порід/грунту на Марсі та базується на інструментах, комерційно доступних для використання.

«Тепер, збираючи зразки на марсіанській поверхні, ви, швидше за все, скористаєтесь подібним інструментом, щоб сказати, яке співвідношення мас різних елементів всередині цього зразка, і за допомогою 3D-сканування ми можемо зробити цю модель надзвичайно реалістичною, щоб ви могли навчитися використовувати інструмент у віртуальній реальності », - говорить Метью Ноєс.

Цей інструмент (та інші) були відскановані за допомогою структурованого світлового 3D-сканера Artec Space Spider для того, щоб створити високореалістичні текстуровані моделі та імпортувати їх у віртуальне середовище для симуляційного навчання.

Реальний об'єкт порівняно з його 3D-сканером

"Замість того, щоб копітко моделювати ці інструменти/активи на основі фізичних вимірювань та фотографій або працювати з безтекстурними CAD-файлами, ми вважали, що використання 3D-сканера для створення міліметрово точних моделей з реальних об'єктів було набагато кращим рішенням", - говорить Метью Ноєс.

Поряд з Space Spider, лабораторія також використовує програмне забезпечення 3D-сканера Artec Studio для створення хмари точок, перемоги над галасливими елементами та текстурування отриманої сітки.

"Лабораторія гібридної реальності використовує сканер Artec Space Spider завдяки використанню світлодіодів для освітлення, що робить його безпечним для очей", - говорить Френк Дельгадо, керівник проекту в лабораторії гібридної реальності та передових операційних концепцій НАСА. "Artec також відповідав нашим вимогам щодо точності, простий у використанні та забезпечив дуже хороше рішення для сканування малих та середніх об'єктів".

На додаток до створення 3D-моделей різних інструментів/інструментів, їх цифровий інтерфейс також відтворений, а звукові ефекти захоплюються пристроєм для того, щоб представлення VR виглядало та поводилося якомога ближче до реального об'єкта.