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Ludwig-Maximilians-Universität
München
Institut für Informatik,
LFE Datenbanksysteme
Prof. Dr. Hans-Peter Kriegel |
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Projektarbeit
Dynamische Kollisionsuntersuchungen in virtuellen
Welten
Inhalt
Greifen und Fühlen von virtuellen 3D-Objekten mit einer künstlichen
Hand, die von einem haptischen Datenhandschuh angesteuert wird.
Problemstellung
In einem vorgegebenen Szenario, bestehend aus einer VR-Simulation einer
künstlichen Hand, die durch einen Datenhandschuh bewegt wird und verschiedenen
Geometriemodellen von zu greifenden Objekten soll ein Verfahren realisiert
werden, mit dem Kontaktkräfte bei der Berührung eines Objekts
mit dem Handmodell sehr effizient berechnet werden können.
Lösungsansatz
Hierzu soll ein Verfahren zur Voxelisierung von Polyedermodellen, das am
Lehrstuhl für Datenbanksysteme des Instituts für Informatik der
LMU entwickelt wurde verwendet werden. Darauf aufbauend soll ein PointShell-Verfahren
zur Ermittlung von Kontaktkräften zwischen Geometriemodellen realisiert
werden. Bei der Realisierung des Voxelisierungs/PointShell-Verfahrens soll
beim Entwurf der Schnittstellen die spätere Anbindung an eine Datenbankschicht
im Auge behalten werden, die in einer auf dieser Projektarbeit aufbauenden
Diplomarbeit realisiert werden kann.
Das vorhandene Modell einer künstlichen Hand wird mittels eines
Datenhandschuhs bewegt. Module zur Anbindung eines Datenhandschuhs und
zur Rückführung von Kräften auf ein kraftreflektierendes
Exoskeletton für den Datenhandschuh sind vorhanden und sollen im Rahmen
der Projektarbeit verwendet werden.
Die Arbeiten sollen in zwei Stufen durchgeführt werden:
Stufe 1:
-
Voxelisierung von vorhandenen Objektmodellen (zu greifende Objekte, Fingerspitzen,
letztere ggf. vorläufig als Kugeln modelliert);
-
Realisierung eines PointShell-Verfahrens zur effizienten Ermittlung von
Kollisionen mit den Voxelmodellen.
Stufe 2:
-
Berechnung der resultierenden Kontaktkräfte (Kollisionserkennung und
Kraftberechnung mit linearen Zeitaufwand), bei beliebiger Orientierungs-
und Translationsänderung des Voxelmodells;
-
Ansteuerung der PointShell-Modelle mit einem Datenhandschuh und Rückführung
der ermittelten Kontaktkräfte;
-
Visualisierung der gesamten virtuellen Scene in Echtzeit (Visualisierung
mit
INVENTOR).
Ziel
Das vorhandene Modell einer künstlichen Hand wird mittels eines Datenhandschuhs
bewegt. Mit dem in dieser Projektarbeit entwickelten Verfahren werden in
Echtzeit die dabei entstehenden Kollisionskräfte zwischen Hand und
virtuellen 3D-Objekt ermittelt. Diese Kräfte werden mit einem
kraftreflektierenden Exoskeletton für den Datenhandschuh an den Benutzer
zurückgeführt. Der Benutzer kann somit virtuelle 3D-Objekte mit
seiner Hand ertasten.
Tools
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Ein von der LMU am Lehrstuhl Datenbanksysteme entwickeltes Werkzeug zur
Voxelisierung von Polyedermodellen.
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Das 'Institut fuer Robotik und Mechatronik' des DLR stellt Module zur Anbindung
eines Datenhandschuhs und zur Rückführung von Kräften auf
ein kraftreflektierendes Exoskeletton für den Datenhandschuh zur Verfügung.
Diese sollen im Rahmen der Projektarbeit verwendet werden.
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Weiterhin werden Programmierumgebungen für Java und C++ verwendet.
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Verwendung von INVENTOR zur Visualisierung der Szene.
Personen
Arbeitsplan
| Arbeitsabschnitt |
Zeitbedarf |
| Stufe 1 |
25 Tage |
| Stufe 2 |
25 Tage |
Ergebnis
(Kurzzusammenfassung erfolgt nach Fertigstellung der Projektarbeit)
Homepages: 
DBSInstitutLMU
31.05.2000 Matthias Renz