Haptic rendering - Percro

Argomenti•Introduzione all’Haptic Rendering•Algoritmo del proxy•Algoritmi 6DOF e volumetrici•Esempio di Virtual Coupling

Caratteristiche aptiche di unasuperficie•Rigidezza•Attrito•Rugosità•MicrogeometryEsiste un parallelismo con la grafica

Hardware•Un esempio di interfacce aptiche sonoquelle a punti di contatto•Volanti / Joystick con il force feedback

Punti di Contatto•Un punto di contatto è l’elemento terminaledell’interfaccia aptica nel quale vienel’attuazione•Di ciascun punto è nota la posizione edeventualmente l’orientamento•Su un punto di contatto si possono esercitareforze o torsioni•Per specificare le caratteristiche di un devicesi indicano i gradi di libertà (Degree ofFreedom) attuati e sensorizzati•Phantom 3/6 DOF•GRAB 3/3 DOF

Haptic Rendering•L’Haptic Rendering è l’operazione con laquale si forniscono forze all’utente a partiredalla sua interazione con l’ambiente virtuale•In particolare data la posizione del punto dicontatto nell’ambiente virtuale è necessariofornire la forza generata•Questa operazione ha grandi similitudinirispetto all’operazione di Graphic Rendering

Haptic RenderingL’Haptic Renderingavviene attraverso unmodello molto semplicea penalizzazionePiù il punto di contatto èall’interno dell’oggettopiù l’utente percepisceuna forza che si opponealla penetrazione

Simple Distance Approach●La forza è proporzionale alla penetrazione.●Calcolare la penetrazione nel muro.Si possono generare bruschi cambiamentidi forza su spigoli o quando la direzione

Algoritmo del Proxy•Se c'è interpenetrazione il proxy è vincolato allasuperficie•La forza è proporzionale alla distanza del proxy

Attrito•In base agli spostamentisuperficiali del proxy si puòmodellare l'attrito•Aggiornare la posizionedel proxy solo quando laforza risultante e' maggioredella forza di attrito statico•Se il proxy si sta spostandosulla superficie applicareuna forza inversa al suomoto proporzionaleall'attrito dinamicod

Rugosità•Rugosità e attrito sonospesso correlate•Durante il movimento delproxy posso aggiungereulteriori forze o vibrazioni permodellare tessiture o rugosità

Virtual ProxyExtension of the single point interaction to a small sphere that is moved alongthe surface of the object. This solution solves the problem of the small holes inthe geometrical surface

6 DOF Haptic RenderingIl rendering a sei gradi di libertà tieneconto della maggiore complessitàdell’interazione

Requisiti del 6DOF•Niente penetrazione geometrica•L'oggetto è un corpo rigido non unpunto• L'hardware è tipicamente più complesso•La collision detection

Virtual Coupling•Il virtual couplingconsente di manipolareoggetti virtuali•Il punto di contatto el’oggetto sono collegatida una molla consmorzatore che medial’interazione

Virtual Coupling Model

Tecniche di Collision Detectionper 6HR•Soluzioni basate su Mesh•Local Minimum Distance•Bounding Volumes•Soluzioni basate su Volumes•Voxel point shellMateriale addizionale su Collision Detection dall’anno precedente e nella lezione PBM

Voxel Point ShellSoluzione di Collision DetectionContact Computation

Riferimenti•What is Haptics? Mandayam Srinivasan•HapticWeb http://www.hapticweb.org•CHAI3D http://www.chai3d.org