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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Faculdade de Informática
Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Avaliação do uso de Realidade
Virtual na Robótica
Mauro César Charão dos Santos
Dissertação apresentada como
requisito parcial à obtenção do
grau de mestre em Ciência da
Computação
Orientador: Prof. Dr. Márcio Serolli Pinho
Porto Alegre
Dezembro de 2006
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Grande do Sul
BIBLIOTECA CENTRAL IRMÃO JOSÉ OTÃO
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
S237a Santos, Mauro César Charão dos
Avaliação do uso de realidade virtual na robótica /
Mauro César Charão dos Santos. – Porto Alegre, 2006.
107 f.
Diss. (Mestrado) – Fac. de Informática, PUCRS.
Orientador: Prof. Dr. Márcio Serolli Pinho.
1. Informática. 2. Robótica. 3. Realidade Virtual.
I. Título.
CDD 006.3
Ficha Catalográfica elaborada pelo
Setor de Processamento Técnico da BC-PUCRS
Dedico esta dissertação às três pessoas mais
importantes da minha vida: meus pais e minha
noiva.
Aos meus pais, João César Batista dos Santos
e Neida Rosane Charão dos Santos, por nunca
terem medido esforços para que eu conseguisse
percorrer esta jornada, fornecendo todo tipo de
apoio necessário.
À minha noiva, Letícia Siqueira Carvalho, por
ter me incentivado a ingressar neste curso, por
me convencer a não desistir em um momento
de fraqueza, e principalmente por entender mi-
nha ausência tão freqüente, não só nestes dois
anos de mestrado, mas também nos quatro anos
e meio de graduação.
Agradecimentos
Em primeiro lugar, gostaria de agradecer a todos meus colegas, que sempre tiveram espírito de
equipe, contribuindo muito para a conclusão deste mestrado. Em especial, gostaria de agradecer
aos colegas Rafael Rieder, Régis Kopper e Rodrigo Noll, que não foram apenas colegas de aula,
mas amizades que estarão sempre presentes.
Meu agradecimento especial ao Márcio Pinho, pois mais que um dedicado orientador de
graduação e mestrado, foi sempre um grande amigo. Quero agradecer também a professora
Milene Silveira, que teve grande contribuição nos momentos mais difíceis.
Por último, gostaria de agradecer aos integrantes do SENAI-RS, por permitirem a freqüente
troca de horários de trabalho, para conciliação com as aulas, e também por valorizarem o esforço
dedicado ao aperfeiçoamento.
Resumo
Este trabalho consiste no estudo de técnicas de robótica e de Realidade Virtual (RV) para de-
senvolver um simulador que possa ser empregado nas escolas de robótica, possuindo uma vi-
sualização adequada e uma forma de interação simples e intuitiva. Para isto, foi desenvolvido
um Ambiente Virtual (AV), em linguagem C++, utilizando OpenGL. Foram incorporados re-
cursos de RV para melhorar a visualização e facilitar a interação do usuário com o programa. A
avaliação do ambiente foi realizada através da análise dos resultados obtidos nos experimentos
realizados com usuários, em que foram gerados relatórios automáticos para as questões quanti-
tativas, e preenchidos questionários para as questões qualitativas. Os resultados mostraram que
o uso de RV auxilia na execução da tarefa, pois melhora a visualização, reduzindo o tempo total
e melhorando a precisão.
Abstract
This work consists of the study of techniques of robotics and Virtual Reality (RV) to develop
a simulator that can be used in the robotics schools, having an adequate visualization and a
simple and intuitive way of interaction. For this a Virtual Environment (AV) for robotics was
developed, in language C++, using OpenGL. RV resources have been incorporated to improve
the visualization and to facilitate the interaction of the user with the program. The evaluation of
the environment was performed through the analysis of the results obtained in the experiments
carried out with users. Automatic reports for the quantitative questions were generated, and
questionnaires were fulfilled for the qualitative questions. The results have shown that the use
of RV helps in the execution of the task, improving the visualization by reducing the total time
and increasing the precision.
Lista de Figuras
Figura 1 Interface principal do VRMath (adaptado de [33]) . . . . . . . . . . . . 25
Figura 2 Alunos no ambiente Construct3D (adaptado de [21]) . . . . . . . . . . 26
Figura 3 Interação no MolecularStudio com as mãos (esquerda) ou com volante
(direita) (adaptado de [24]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 4 Comparação entre uma cirurgia real (esquerda) e no EyeSi (direita) . . . 27
Figura 5 Ambiente Virtual Haptic Back (adaptado de [28]) . . . . . . . . . . . . 28
Figura 6 Simulação de fogo e fumaça do Firefighter (adaptado de [20]) . . . . . 29
Figura 7 Braço mecânico modelo Scorbot-ER VII . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 8 Sistema de coordenadas das juntas dos robôs Scorbot (representado pe-
los ângulos) (adaptado de [19]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figura 9 Sistema de coordenadas cartesianas (adaptado de [19]) . . . . . . . . . 34
Figura 10 Programa Robocell (extraído de [18]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figura 11 Simulador VR Robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura 12 Simulador HandlingPRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figura 13 arquitetura do ambiente (extraído de [12]) . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figura 14 visualização do robô no ambiente virtual (extraído de [12]) . . . . . . . 43
Figura 15 Tela da simulação em VRML (extraído de [29]) . . . . . . . . . . . . . 44
Figura 16 Interface VRML com as regiões de colisão (extraído de [30]) . . . . . . 45
Figura 17 Interface entre o servidor e o cliente (extraído de [30]) . . . . . . . . . 46
Figura 18 Laboratório CIM (extraído de [5]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Figura 19 Simulador Asimov do SENAI-RS com seus quatro ambientes . . . . . . 50
Figura 20 Programa VR Robotics com suas três janelas . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 21 Representações 3D dos objetos do Editor de Cenários . . . . . . . . . . 53
Figura 22 Teach Pendant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Figura 23 Rastreamento com o Isotrack II (2 sensores) . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 24 Rastreamento com uma câmera (2 sensores) . . . . . . . . . . . . . . . 56
Figura 25 Uso do VR Robotics com monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Figura 26 Uso do VR Robotics com Óculos HMD . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Figura 27 Uso do VR Robotics com Tela de Projeção, usuários à esquerda e tela à
direita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Figura 28 Diagrama de classes simplificado do VR Robotics . . . . . . . . . . . . 60
Figura 29 Diagrama de atividades simplificado do VR Robotics . . . . . . . . . . 61
Figura 30 Ambiente de testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figura 31 Vista superior do ambiente de testes do VR Robotics . . . . . . . . . . 64
Figura 32 Teach Pendant 3D utilizado nos testes-piloto . . . . . . . . . . . . . . . 66
Figura 33 Gráfico do tempo médio para realização da tarefa . . . . . . . . . . . . 70
Figura 34 Gráfico da média de tempo para pegar as peças . . . . . . . . . . . . . 71
Figura 35 Gráfico da média de erro na posição final das peças . . . . . . . . . . . 72
Figura 36 Gráfico da média da distância da garra à peça ao tentar pegar . . . . . . 72
Figura 37 Gráfico da média de tentativas até pegar as peças . . . . . . . . . . . . 73
Figura 38 Config - Programa de configuração do VR Robotics . . . . . . . . . . . 83
Figura 39 Servidor de Rastreamento por Câmera reconhecendo um padrão e não
reconhecendo outro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Lista de Tabelas
Tabela 1 As sete configurações para os testes com os usuários . . . . . . . . . . 67
Tabela 2 Variáveis Dependentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Tabela 3 Distribuição dos testes realizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Tabela 4 Lista de equipamentos para todas configurações do VR Robotics . . . . 74
Tabela 5 Estimativa de custos para implantação do VR Robotics nas escolas . . . 75
Tabela 7 Estatísticas do VR Robotics - Monitor - Sem rastreamento - Sem Este-
reoscopia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Tabela 8 Estatísticas do VR Robotics - Monitor - Sem rastreamento - Com Este-
reoscopia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Tabela 9 Estatísticas do VR Robotics - HMD - Com estereoscopia - Com rastre-
amento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Tabela 10 Estatísticas do VR Robotics - HMD - Com estereoscopia - Sem rastrea-
mento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Tabela 11 Estatísticas do VR Robotics - Tela de projeção - Sem rastreamento -
Com estereoscopia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Tabela 12 Estatísticas do VR Robotics - Tela de projeção - Sem rastreamento -
Sem estereoscopia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Tabela 13 Estatísticas do Asimov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Lista de Abreviaturas
AV Ambiente Virtual 11
RV Realidade Virtual 11
AVI Ambientes Virtuais Imersivos 23
TP Teach Pendant 24
RA Realidade Aumentada 26
VHB Virtual Haptic Back 27
SVE Simple Virtual Environment 28
FDS Fire Dynamic Simulator 28
TCP Tool Center Point 33
VRML Virtual Reality Modeling Language 44
HMD Head Mounted Display 54
DSVL DirectShow Video Processing Library 59
WTK World Toolkit 59
Sumário
1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2 RV no Ensino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3 Noções de Robótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1 Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Tecnologia de Movimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3 Sistemas de Coordenadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 Programação de Robôs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1 Programação textual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.1 Programação orientada a juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.2 Programação orientada a manipuladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.3 Programação orientada a tarefas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2 Programação não-textual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.1 Walk-through . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.2 Lead-through . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5 Sistemas computacionais para ensino de robótica . . . . . 39
5.1 Sistemas comerciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.1.1 Simulador RoboCell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.1.2 Simulador VR Robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.1.3 Simulador HandlingPRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.2 Sistema de realidade virtual para ensino de robótica . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.3 Internet (Simulado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.4 Experimentos de controle de robôs reais pela Internet . . . . . . . . . . . . . . . 45
6 Ensino de Robótica nas Escolas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7 Ambiente Virtual VR Robotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.1 Interface do VR Robotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.1.1 Ambiente 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.1.2 Editor de Cenários . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.1.3 Teach Pendant 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.2 Rastreamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.2.1 Rastreadores Magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7.2.2 Rastreador Ótico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.3 Visualização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.3.1 Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.3.2 HMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.3.3 Tela de Projeção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.4 Escolha da configuração ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7.5 Aspectos de implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
8 Testes com Usuários . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
8.1 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
8.2 Plataforma de testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
8.3 Testes-piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
8.3.1 Modificações baseadas nos testes-piloto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.4 Variáveis dos Testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.4.1 Variáveis Independentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.4.2 Variáveis Dependentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
8.5 Protocolo de realização dos testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
8.6 Resultados dos testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
8.6.1 Tempo Gasto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
8.6.2 Precisão no posicionamento das peças . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
8.6.3 Número de tentativas para pegar as peças . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8.6.4 Conclusões dos testes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
9 Conclusões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Apêndice A - Aplicações adicionais do VR Robotics . . . . . 83
A.1 Config . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
A.2 Servidor de Rastreamento por Câmera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
A.3 Servidor de rastreamento interno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Apêndice B - Componente curricular de Robótica - SE-
NAI Gravataí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Apêndice C - Questionário Pré-Teste . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Apêndice D - Questionário Pós-Teste . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Apêndice E - Documento de descrição dos testes . . . . . . . . 95
Apêndice F - Estatísticas dos testes dos usuários . . . . . . . . 99
23
1 Introdução
A utilização da informática na educação tem crescido nos últimos anos, sempre com o
objetivo de facilitar o processo de ensino / aprendizagem. Para criar situações que representem a
realidade, foram desenvolvidos diversos tipos de ferramentas. Uma das técnicas mais utilizadas
são os simuladores. Primeiramente adotou-se o uso de simuladores textuais, que geralmente
recebiam um arquivo de entrada ou dados digitados e geravam um relatório com os resultados.
Os primeiros simuladores gráficos criados trabalhavam com gráficos bidimensionais, possuindo
uma representação simbólica da realidade. Após isto, passaram a ser criados Ambientes Virtuais
(AV), que exibem um AV tridimensional, com o qual é possível realizar interações, simulando
a situação real. Por não utilizarem recursos de RV, estes ambientes são chamados de ambientes
virtuais não-imersivos. Este tipo de sistema é muito utilizado em diversas áreas.
Apesar desta tendência, o uso de ambientes virtuais sem imersão em alguns casos pode não
ser a melhor forma de criar um ambiente eficaz para atingir o objetivo esperado, de criar apli-
cações com fácil interação e que representem o mundo real de forma adequada. Um exemplo
disto são as aplicações que necessitam manipular objetos tridimensionais, como aplicações para
o ensino de geometria espacial, no qual é possível criar e manipular os objetos com os forma-
tos geométricos estudados, ou robótica em que é necessário manipular um braço de robô para
efetuar uma certa operação.
Uma alternativa para solucionar este problema são os Ambientes Virtuais Imersivos (AVI),
com uso de equipamentos de RV como óculos estereoscópicos, luva e rastreador. Desta forma,
pode haver um ganho significativo em relação às aplicações tradicionais, pois a interação torna-
se mais próxima da realidade, sendo também mais intuitiva.
Com o uso de RV os sentidos da percepção humana podem ser melhor aproveitados, pois a
visualização estereoscópica em conjunto com o rastreamento dos movimentos do usuário permi-
tem gerar melhor visualização, uma interação mais robusta e a locomoção ao redor do cenário.
Além disto, recursos como tato pode permitir a geração de sensações de toque, melhorando a
percepção do ambiente.
Segundo Bell [10], a experiência é uma poderosa ferramenta de aprendizagem, pois pode
proporcionar um entendimento detalhado dos conteúdos e processos. Os ambientes de RV
possuem a característica de simular o mundo real, permitindo que os alunos experimentem as
tarefas várias vezes, tendo mais chances de aprendizagem. Além disso, com RV é possível
realizar um treinamento com segurança, o que nem sempre é possível no mundo real.
Os ambientes de RV podem ainda ajudar a diminuir os custos, nos casos em que os equipa-
mentos reais ou os materiais de reposição são muito caros, gerando aplicações mais próximas
24
da realidade, pois permitem interação mais semelhante à realizada no mundo real.
Neste contexto, este trabalho consiste no estudo de técnicas de robótica e de RV para desen-
volver um simulador que possa ser empregado nas escolas de robótica, possuindo uma visuali-
zação adequada e uma forma de interação simples e intuitiva.
O ambiente desenvolvido, chamado de VR Robotics, simula o braço mecânico Scorbot-
ER VII, fabricado pela empresa israelense Eshed Robotec [7]. Este simulador possui um AV
tridimensional, que permite realizar a navegação no cenário, um editor de cenários, que permite
a manipulação de todos objetos da cena, e o Teach Pendant (TP), uma espécie de controle
remoto com fio, que permite fazer os movimentos necessários com o robô.
Para melhorar a visualização este ambiente incorporou recursos de estereoscopia, para tor-
nar a interação mais intuitiva foi utilizado o rastreamento da cabeça do usuário, e para descobrir
qual dos dispositivos de visualização gera melhor resultado, foram utilizados três diferentes
tipos.
Para validar o programa foram realizados testes com usuários, utilizando os três tipos de
dispositivos de visualização, com ou sem rastreamento e estereoscopia.
O restante da dissertação é estruturado da seguinte forma: o Capítulo 2 aborda o uso de RV
no ensino em geral. O Capítulo 3 discute aspectos conceituais importantes sobre robótica. O
Capítulo 4 apresenta várias formas existentes para programação de robôs. O Capítulo 5 apre-
senta vários tipos de sistemas computacionais para ensino de robótica. O Capítulo 6 mostra
como é ensinado robótica em três escolas pesquisadas. O Capítulo 7 detalha o ambiente de-
senvolvido. Finalmente, o Capítulo 8 detalha os testes realizados e os resultados obtidos. No
Anexo A são detalhadas as aplicações adicionais desenvolvidas, no Anexo B é exibido o com-
ponente curricular de robótica de uma das escolas pesquisadas, no Anexo C está o questionário
pré-teste, no Anexo D o questionário pós-teste, no Anexo E o documento de descrição dos testes
e no Anexo F estão as estatísticas dos testes dos usuários.
25
2 RV no Ensino
Ambientes de RV com objetivo educacional foram desenvolvidos para diversas áreas, como
ferramentas de apoio ao ensino. Segundo Sánchez [31], o uso de ambientes de RV voltados
para o ensino é mais apropriado para conhecimentos abstratos, que possuem conceitos mais
complexos, como teorias, regras e processos. Isto se deve ao fato de que eles podem não ter
uma correspondência clara no mundo real, por serem abstratos, teóricos ou entidades genéricas.
Além disso, estes conhecimentos são difíceis de visualizar ou imaginar, sendo então difíceis
de representar em papel ou verbalmente. Por isso os sistemas educacionais com esta finalidade
têm crescido muito. São desenvolvidas aplicações para ensinar matemática [21], principalmente
para trabalhar com formas tridimensionais, para ensinar biologia [24], possibilitando a manipu-
lação dos compostos orgânicos, além de sistemas para trabalhar com radiologia [13] sem correr
o risco da exposição à radiação, etc.
Uma das áreas em que o uso de RV se mostrou eficiente é na Geometria Espacial, pois
muitos alunos têm dificuldade de imaginar as formas tridimensionais, e com um AV isto pode
ser facilmente reproduzido. O sistema VRMath [33], visto na Figura 1, foi desenvolvido para
ajudar crianças no entendimento da geometria espacial, permitindo que o usuário crie objetos,
manipule e navegue pelo cenário criado. Este programa permite que crianças criem formas
tridimensionais, através de uma interface de programação de eventos, com comandos intuitivos,
a partir de uma área de visualização e interação e de uma área com um fórum hipermídia, que
permite o diálogo com outras crianças para tirar dúvidas.
Figura 1: Interface principal do VRMath (adaptado de [33])
Outra ferramenta de RV com o objetivo de ensinar geometria espacial, que também ensina
26
outros conceitos de matemática, foi desenvolvida por Kaufmann [21]. Esta ferramenta se chama
Construct3D, e consiste de uma ferramenta colaborativa com o uso de Realidade Aumentada
(RA) [9], em que uma tarefa é executada por dois alunos, ou por um aluno auxiliado pelo
professor, que também interage no AV, como visto na Figura 2.
Figura 2: Alunos no ambiente Construct3D (adaptado de [21])
Por ser um sistema de RA, o óculos utilizado é semi-transparente, permitindo que o usuário
veja o mundo real com imagens virtuais sobrepostas a ele, formando o cenário desejado. Esta
técnica é interessante porque muitas pessoas perdem a orientação ao utilizar um ambiente to-
talmente virtual, assim, a visão do mundo real possibilita que o usuário não perca a referência.
Para criar as formas tridimensionais, em uma das mãos o usuário utiliza uma caneta equipada
com um rastreador e dois botões, e na outra mão uma prancheta, onde é projetado o menu
da aplicação. No menu existem os botões com as formas geométricas possíveis e também as
operações para carregar e salvar cenários, apagar objetos, etc.
Um sistema educacional de biologia chamado MolecularStudio, visto na Figura 3, foi de-
senvolvido por Lu [24], visando ensinar algumas estruturas bio-moleculares. Este sistema foi
criado para permitir que os alunos aprendam a estrutura das moléculas navegando entre os áto-
mos ao invés de utilizar os tradicionais modelos bio-moleculares aumentados feitos de madeira,
metal ou plástico, que além de difíceis de construir, são estruturas estáticas. No sistema Mole-
cularStudio é possível interagir com as moléculas e navegar por dentro das mesmas. Para isto
pode ser utilizada uma luva ou volante utilizados para jogos, além do óculos do tipo shutter. [27]
Um exemplo de uso do sistema é no estudo da estrutura do vírus HIV, que no mundo real é
limitado apenas a pessoas muito especializadas. Além de reduzir o custo, pois um laboratório
deste tipo requer grandes investimentos e reposição periódica de materiais, um experimento
bio-molecular real pode ser muito perigoso. Neste sistema um grande número de estruturas bio-
moleculares estão disponíveis para serem observadas, tocadas e manipuladas sem risco algum
e com facilidade, sendo que os dispositivos de manipulação utilizados, segundo o autor, são
intuitivos.
Na área da medicina, um treinamento cirúrgico algumas vezes não pode ser executado com
pessoas vivas, devido ao risco para os pacientes. Com cadáveres não se tem o resultado es-
27
Figura 3: Interação no MolecularStudio com as mãos (esquerda) ou com volante (direita) (adap-
tado de [24])
perado, além de ser caro e não permitir o corte do mesmo órgão várias vezes. Com animais
também está se tornado inviável por razões econômicas, além destes animais não possuírem
exatamente a mesma estrutura anatômica humana ou deficiência necessária para realizar o trei-
namento. Além disto, existe a questão ética de não oferecer riscos à pessoas ou animais vivos ao
se realizar este tipo de treinamento. Para estes casos o uso de aplicações com RV é muito útil,
pois possibilita que o médico faça um treinamento para operações tantas vezes quanto neces-
sário, até atingir experiência e confiança suficientes para realizar a cirurgia em pacientes reais.
Neste casos, deve ser tomado muito cuidado para que o AV esteja muito semelhante ao real,
para que seja possível atingir o resultado esperado.
Um ambiente com essas características, chamado EyeSi, foi desenvolvido por Wagner, e
pode ser visto na Figura 4 [32]. O programa foi criado para simular cirurgias nos olhos, que,
por serem micro-cirurgias, requerem precisão milimétrica por parte do médico.
Figura 4: Comparação entre uma cirurgia real (esquerda) e no EyeSi (direita)
Para que o ambiente ficasse mais próximo do real, este foi adaptado a um aparelho seme-
lhante ao microscópio utilizado neste tipo de cirurgias, onde foram colocados pequenos displays
de cristal líquido, que exibem as imagens estereoscópicas. No local onde estaria o paciente foi
colocada uma face artificial. As ferramentas disponibilizadas no AV são muito semelhantes às
utilizadas na cirurgia real.
Outra área da medicina em que a RV tem sido usada é no treinamento para diagnósticos
28
pelo tato, através da palpação. Um sistema com esse propósito chamado Virtual Haptic Back
(VHB) [28], foi desenvolvido para treinamento em medicina osteopática, terapia física, terapia
por massagem e áreas relacionados. O sistema utiliza dois PHANToMs 3.0 para permitir o
treinamento de palpação com as duas mãos, como visto na Figura 5. Existem dois níveis de
retorno tátil, sendo o primeiro para simular a pele e o segundo para simular os ossos. Para
informar se a vértebra escolhida é a correta, o usuário pressiona um botão com o pé, então um
retorno sonoro é emitido informando se está correto ou errado.
Figura 5: Ambiente Virtual Haptic Back (adaptado de [28])
As deficiências ósseas podem ser geradas automaticamente ou definidas pelo professor an-
tes da realização do teste. Existem dois tipos de deficiência, sendo o primeiro uma rotação
anormal de uma vértebra e o segundo uma dificuldade de dobrar a coluna em alguma vértebra.
O sistema também permite gravar as ações de um profissional para reproduzi-las aos alunos
posteriormente.
Outro ambiente de RV para treinamento, chamado de Firefighter, foi desenvolvido por Julien
[20]. O objetivo é realizar o treinamento de oficiais do corpo de bombeiros no comando de 4
a 8 bombeiros para combater um incêndio. Neste ambiente é possível ver um cenário com
uma casa mobiliada em chamas, outros bombeiros, um caminhão de bombeiros, um hidrante
e várias ferramentas utilizadas pelos bombeiros no combate a um incêndio. Para desenvolver
este simulador foram empregadas várias ferramentas, a fim de tornar o resultado visual mais
realístico e diminuir o tempo de desenvolvimento. Para criar o AV foi utilizada a biblioteca
Simple Virtual Environment (SVE) [22], para simular o fogo e a fumaça foi utilizada uma
ferramenta chamada NIST’s Fire Dynamic Simulator (FDS) [11], gerando o efeito visto na
Figura 6, que implementa uma simulação de fogo e fumaça considerando fatores físicos como
vento, água jogada pelos bombeiros, etc.
A entrada dos comandos é feita por meio de uma interface gráfica, que exibe os coman-
dos possíveis e permite a escolha. Entre os comandos disponíveis estão: cortar, despedaçar,
caminhar, gatinhar, escalar, puxar, molhar com a mangueira e carregar diversas ferramentas.
A execução dos comandos em uma ordem correta faz com que o fogo seja apagado. Segundo
Julien [20], os treinamentos reais feitos pelos bombeiros ocorrem sempre no mesmo local,
custam caro, são perigosos e poluem o ambiente. Com o uso de RV todos esses problemas
podem ser resolvidos, pois podem ser simuladas diversas situações em cenários diferentes, não
29
Figura 6: Simulação de fogo e fumaça do Firefighter (adaptado de [20])
gerando poluição e sem ter custo de reposição. Além disso, para ser promovido a comandante,
geralmente é aplicada apenas uma prova teórica restrita aos bombeiros experientes. Mas em
algumas unidades a demanda para apagar fogos é pequena e o bombeiro não vivenciou muitas
situações de risco, que podem ser simuladas no AV.
Nos ambientes apresentados neste capítulo, é possível perceber que alguns utilizam os re-
cursos de RV para criar formas de interação que se assemelhem com a realidade, o que torna
estes sistemas mais intuitivos e realísticos. Porém, alguns sistemas que segundo os autores são
de RV, utilizam linhas de comando como forma de interação, o que pode dificultar o uso do
sistema, por não possuir uma forma direta de interação.
30
31
3 Noções de Robótica
Um robô é um manipulador multifuncional programável, composto por mecanismos que
incluem vários graus de liberdade, geralmente tendo aparência de um ou vários braços, finali-
zado por um punho, capaz de segurar uma ferramenta, uma peça ou algum outro dispositivo [8].
Na Figura 7 é mostrado um robô modelo Scorbot-ER VII. Este robô é capaz de mover materi-
ais, partes, peças, ferramentas ou dispositivos específicos, através de movimentos programados,
armazenados na memória, para a realização de uma grande variedade de tarefas.
Figura 7: Braço mecânico modelo Scorbot-ER VII
Existem alguns conceitos importantes para o entendimento do funcionamento de um braço
mecânico, como os segmentos que o formam, as tecnologias utilizadas para movimentá-lo, os
sitemas de coordenadas existentes para posicionamento e movimentação, e os tipos de sensores
utilizados. Estes conceitos serão apresentados nas seções a seguir.
3.1 Componentes
Os braços mecânicos são compostos por uma quantidade variável de segmentos, depen-
dendo da aplicação, como visto na Figura 8, sendo os componentes básicos explicados a seguir:
32
• tronco (torso, body sweep): é a primeira junta, presa ao corpo do robô, permitindo o giro
do robô em torno do eixo vertical;
• ombro (shoulder): é a segunda junta, presa ao tronco de forma que, quando o tronco
gire, todo sistema sofra uma rotação. Nesta junta é preso o braço superior, que pode ser
rotacionado para cima ou para baixo;
• cotovelo (elbow): é a terceira junta, presa entre os braços superior e inferior, que pode ser
rotacionado para cima ou para baixo;
• punho (wrist): o punho é a última junta, presa entre o braço inferior e a garra, que pode
realizar três tipos de movimentos, sendo um para rotacionar a garra em torno do eixo
horizontal, mudando a elevação (pitch), outro de rotação da garra em torno de seu centro
(roll) e o último de rotação da garra em torno do eixo vertical (yaw);
• garra (gripper): existem vários tipos de garra, dependendo da aplicação, como por exem-
plo, para pegar objetos, pintura, solda, etc. Dependendo do tipo existem comandos para
abrir, fechar, ativar, desativar, etc.
Figura 8: Sistema de coordenadas das juntas dos robôs Scorbot (representado pelos ângulos)
(adaptado de [19])
3.2 Tecnologia de Movimento
Outro aspecto importante quando se analisam robôs é a tecnologia usada para criar os movi-
mentos. Os robôs industriais podem ser movidos de três formas, dependendo da aplicação [8].
A primeira forma é através de atuadores pneumáticos, utilizados quando o robô não neces-
sita transportar uma grande carga. A segunda forma é através de atuadores hidráulicos, que
33
aumentam o poder de carga, mas possuem alguns problemas, pois é necessário filtrar o fluído,
além do mecanismo ser suscetível a vazamentos. A terceira forma é através de motores elé-
tricos, sendo de mais fácil controle, porém necessita de redutores de velocidade, que podem
causar erros de operação.
3.3 Sistemas de Coordenadas
Para definir a posição atual do ponto central da ferramenta, conhecido como Tool Center
Point (TCP), existem dois tipos de sistemas de coordenadas: o sistema de coordenadas d as
juntas e o sistema de coordenadas cartesianas (ou XYZ). Para os dois sistemas, as posições
podem ser absolutas ou relativas [19].
Para representar uma coordenada no sistema de coordenadas das juntas, é necessário arma-
zenar o ângulo de cada junta, além dos ângulos da garra. Na Figura 8 é possível identificar os
ângulos necessários para definir uma posição nos robôs Scorbot, que são Base (Torso), Shoul-
der, Elbow, Pitch e Roll. Uma posição neste sistema pode ser representada de duas formas,
sendo a absoluta, que utiliza os ângulos reais de cada junta, e a relativa, que utiliza as diferen-
ças entre os ângulos atuais e os da posição desejada, indicando o quanto cada junta deve andar
para atingir a posição relativa. Para obter a posição atual da garra do robô neste caso é utilizada
a cinemática direta, realizando um cálculo utilizando os ângulos de cada parte do robô.
Para representar uma coordenada no sistema de coordenadas cartesianas, é necessário indi-
car ainda o pitch e o roll da ferramenta, além do ponto central da ferramenta no espaço tridi-
mensional, como visto na Figura 9. Este ponto central é representado por um ponto, que indica
as coordenadas (X, Y, Z) da ferramenta em relação ao ponto de origem, localizado no centro da
base do robô, quando as coordenadas forem absolutas, ou em relação ao ponto atual, no caso
de coordenadas relativas. Para obter o ângulo de cada uma das juntas, dado o TCP, é utilizada a
técnica de cinemática inversa [8].
3.4 Sensores
Segundo James [25], para realizar as trajetórias o robô deve evitar colisão com obstáculos,
portanto os robôs podem incluir sensores, sendo alguns deles listados abaixo:
• sensor de visão: com uma câmera acoplada podem ser reconhecidos objetos indesejáveis,
fazendo com que o robô mude a trajetória para atingir o ponto desejado;
• sensor de toque: permite que o robô reconheça que bateu em um objeto, evitando danos;
• sensor de proximidade: permite identificar a presença de um objeto. A vantagem deste
34
Figura 9: Sistema de coordenadas cartesianas (adaptado de [19])
sensor sobre o de toque está em não necessitar de contato físico;
• sensor de voz: este sensor não tem a função de evitar colisões, mas permite a programação
do robô através do reconhecimento de comandos de voz.
35
4 Programação de Robôs
Existem várias formas de programar os robôs, sendo que algumas requerem que o usuário
conheça uma linguagem de programação, e através dela, emita "comandos"para o robô. Estas
formas são chamadas de programação textual. Já uma segunda categoria, chamada de pro-
gramação não-textual, permite que o robô seja "ensinado"através da movimentação física do
braço mecânico, quando a trajetória desejada é armazenada de maneira automática ou manual,
dependendo do tipo de programação utilizada.
Estas duas formas de programação não são mutuamente-exclusivas, podendo ser combina-
das, utilizando uma forma não-textual para posicionar o robô em locais específicos, e a forma
textual para realizar os movimentos, passando por estas posições.
4.1 Programação textual
A programação textual consiste em escrever um programa contendo os comandos necessá-
rios para o robô realizar a tarefa desejada. Alguns modelos trazem acoplados um monitor e
um teclado, permitindo a programação diretamente no robô, outros permitem a conexão a um
computador pela porta serial ou USB, outros permitem a entrada do programa por disquete. Um
dos problemas enfrentados neste caso, é que existem diversas linguagens de programação, pois
não existe um padrão entre os fabricantes.
Os comandos dos robôs incluem deslocamento para uma posição absoluta, ou para uma
posição relativa à posição atual. Para isto é necessário gerar uma trajetória, que é calculada pelo
micro-controlador do robô.
A programação textual pode ser dividida em três classes: orientada a juntas, orientada a
manipuladores e orientada a tarefas. As características de cada classe são apresentadas a seguir.
4.1.1 Programação orientada a juntas
Na programação orientada a juntas, o programa é baseado no nível das juntas, sendo que em
cada movimento são informados detalhes sobre cada um dos atuadores do robô. Tipicamente
uma instrução indica uma seqüência de movimentos das juntas do robô, da seguinte forma:
JMOVE q1, q2, q3, q4, q5, q6. Neste caso as variáveis de q1 a q6 representam cada junta do
36
robô. O valor informado é um ângulo ou um deslocamento, dependendo do tipo de junta. Um
exemplo de linguagem deste tipo é ARMBASIC, para o Microbot Minimover 5 [8].
4.1.2 Programação orientada a manipuladores
Na programação orientada a manipuladores os comandos guiam o ponto central da ferra-
menta (TCP - Tool Center Point) de um local a outro. Em muitos sistemas o programa pode ser
construído nas coordenadas cartesianas, cilidricas ou da ferramenta. Ainda podem ser incor-
porados comandos para informar tempos de espera, abrir ou fechar a garra, etc. Neste tipo de
programação, a conversão da posição desejada para os valores dos ângulos em cada junta é feita
automaticamente pelo software do robô. Uma instrução de deslocamento neste caso é repre-
sentada na seguinte forma: MOVE px, py, pz, Θ, φ, ψ. Onde px, py, pz representam a posição
da ferramenta e Θ, φ, ψ representam os ângulos de orientação global do robô. Exemplos deste
tipo de linguagem de programação são VAL para o Unimation PUMA, SIGLA para o Oliveti
SIGMA e TEACH para o Bendix PACS [8].
4.1.3 Programação orientada a tarefas
A programação orientada a tarefas é considerada a segunda geração de linguagens de pro-
gramação de robôs. Este tipo de linguagem permite executar tarefas mais complexas, provê
construções para controlar múltiplos braços mecânicos em cooperação, aceita instruções mais
abstratas e menos detalhadas, além de ter uma melhora na eficiência e ser mais fácil de progra-
mar, por ser mais similar à linguagem falada.
Os programas construídos precisam modelar todo o ambiente de trabalho dos robôs, além de
registrarem os movimentos dos objetos reais. Normalmente, para que os robôs possam aceitar
os comandos, é necessário ter uma descrição precisa do cenário, com os seguintes itens:
• descrição geométrica de todos objetos;
• descrição das características físicas de todos objetos, como massa e inércia;
• descrição geométrica dos robôs;
• descrição das características dos robôs, como limite das juntas, aceleração, e característi-
cas dos sensores;
• posições de todos objetos.
Estas linguagens aceitam instruções como: COLOQUE A PEÇA NO ORIFÍCIO.
Exemplos de linguagens dessa categoria são: AL, desenvolvida no Laboratório de IA de
Stanford [14], AUTOPASS da IBM [23], LAMA da MIT [26] e LAMA-S da IRIA, na França.
37
4.2 Programação não-textual
A programação textual permite a criação de programas complexos, controlando até mesmo
mais de um robô ao mesmo tempo, porém, o programador precisa conhecer a fundo a lingua-
gem de programação, além de ser demorado. Em face destes problemas, foram desenvolvidas
algumas formas de programar-se um robô sem precisar conhecer a linguagem de programação
do mesmo. Algumas dessas formas são explicadas nas seções a seguir.
4.2.1 Walk-through
Walk-through é o tipo de programação em que o operador faz o robô percorrer a trajetória
desejada com as mãos. Nesse caso, chaves e botões no painel de controle são usadas para
especificar quando entrar ou sair do modo de programação, indicar a taxa de amostragem para
armazenar os pontos, executar o movimento gravado, ou excluir um movimento.
Para gerar um programa, o operador guia o braço do robô com as mãos, percorrendo a tra-
jetória desejada, na velocidade desejada. Para que seja possível realizar essa trajetória, o robô
possui mecanismos que permitem que o braço fique leve quando entra no modo de programa-
ção. Enquanto isto ocorre, os sinais analógicos gerados pelo movimento são convertidos para a
linguagem do robô e gravados, de modo que o robô possa percorrer a trajetória novamente.
A vantagem deste tipo de programação está na facilidade de utilização, pois nenhum conhe-
cimento de linguagem de programação é necessário. Já a desvantagem é que caso seja cometido
um erro, todo movimento deve ser feito novamente.
4.2.2 Lead-through
Lead-through é um dos tipos mais comuns de programação de robôs industriais. A progra-
mação é feita através de um dispositivo de comando manual, como um controle remoto com
fio, que permite fazer os movimentos necessários com o robô. Este dispositivo é comumente
chamado de Teach Pendant (TP), e possui funções para mover ou rotacionar cada junta, abrir
ou fechar a garra, registrar a posição atual do TCP, etc.
Neste caso, para realizar a programação, o operador move o robô com o TP, realizando
a trajetória desejada e salvando posições-chave do movimento desejado. Enquanto o robô é
ensinado, as posições, velocidade e tempo de espera são gravados, sendo que durante a execução
do programa, o controlador se encarrega de realizar os movimentos necessários para levar o robô
até a posição desejada. A trajetória criada pode ser gravada como um programa, que o robô é
capaz de executar, repetindo o movimento armazenado.
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As vantagens deste tipo de programação são:
• a possibilidade de se programar muitas funções especiais, como tempo de espera e velo-
cidade de movimento;
• a capacidade de edição é melhor que no walk-through;
• a criação de programas maiores que no walk-through, pois com o TP normalmente são
armazenados apenas os pontos extremos de cada reta da trajetória.
Algumas desvantagens deste tipo de programação são:
• permite a programação do robô somente no modo on-line;
• permite apenas a criação de programas simples, com ramificações limitadas;
• exige grande habilidade do operador para movimentos mais complexos.
Existem ainda outras formas de programação não-textual, que não serão abordadas aqui por
serem pouco utilizadas, mas podem ser obtidas no livro “Fundamentals of Robotics” [8].
39
5 Sistemas computacionais para ensino de robótica
O uso de robôs reais para ensino de robótica é inviável para muitas escolas, devido ao alto
custo do equipamento. Segundo Jason [15], existem quatro opções viáveis para ensinar robótica
nas escolas, que são:
• utilizar robôs educacionais de baixo custo;
• utilizar simuladores educacionais de baixo custo;
• utilizar simuladores com RV;
• utilizar simuladores juntamente com um ou mais robôs reais, para executar os programas
criados nos simuladores.
Os robôs educacionais possuem baixa confiabilidade, os simuladores de baixo custo, em
geral, possuem várias limitações, além de dificultar o uso, pois geralmente não possuem uma
visualização adequada. Por isto, os simuladores com RV estão se tornando uma alternativa
interessante ao ensino.
Existem diversos tipos de sistemas de simulação de robótica, divididos em sistemas comer-
ciais e sistemas não comerciais, sendo que alguns utilizam recursos de RV, outros podem ser
acessados pela Internet permitindo inclusive, em alguns casos, acesso a um laboratório real
remotamente, através da Internet, como visto nas seções a seguir.
5.1 Sistemas comerciais
Os simuladores comerciais aqui apresentados possuem uma área de visualização 3D, per-
mitem a conexão com o robô real e a programação tanto na forma textual quanto na forma
não-textual, podendo-se misturar as duas formas. Segundo os fabricantes, estes programas
são simuladores RV, porém não incluem suporte a dispositivos de RV. Então, nas categorias
de Jason, estes simuladores se enquadram na categoria de simulador com RV, por não serem
simuladores de baixo custo e possuirem visualização 3D.
40
5.1.1 Simulador RoboCell
Para os modelos de robôs Scorbot fabricados pela empresa israelense Eshed Robotec [7],
existe o simulador RoboCell, criado pela empresa americana Intelitek [4], visto na Figura 10.
Este simulador integra um programa antigo da mesma empresa, chamado de Scorbase [19],
com um módulo gráfico 3D, a fim de permitir a criação de programas, simulação da execução
e a obtenção dos pontos da trajetória desejada sem a necessidade de um robô real. O simulador
permite o envio dos programas criados para o robô real, bem como a simulação sincronizada
com o robô real.
Neste simulador, uma célula consiste na descrição do cenário em que o robô está inserido,
colocando uma representação dos objetos próximos ao robô, como mesa, peças, caixas, etc.
Dessa forma, uma mesma célula pode ser utilizada por vários programas criados.
Figura 10: Programa Robocell (extraído de [18])
Para programar o robô podem ser combinadas a forma textual com a forma não-textual.
A forma não-textual de programação é feita diretamente na interface gráfica da célula virtual,
permitindo a realização de rotações na câmera, a aplicação de zoom para aumentar a precisão, a
visualização das posições dos objetos, o ajuste das posições gravadas, além de outras funções.
Estas posições gravadas são conhecidas como pontos de referência, e são os pontos-chave uti-
lizados para movimentar o robô durante a execução de um programa, sendo usados na maioria
das metodologias de programação. Existem duas formas de marcar este pontos:
• movimento manual: em uma tela com funções similares às disponíveis no TP real, é
possível realizar manualmente o movimento de uma das juntas do robô;
41
• movimento automático: o robô movimenta-se automaticamente até uma posição indicada,
sendo necessário para isto informar os valores de x, y, z, pitch e roll.
A forma textual de programação é feita através de uma linguagem de programação pró-
pria do simulador que possui operadores de comparação, permite a criação de sub-rotinas para
melhor organização do código e possui comandos intuitivos e simples, utilizando as posições
armazenadas, como por exemplo “vá para a posição 1 com velocidade 5”, “abra/feche a garra”
ou “pule para o label início”. Nesse caso, os labels servem para permitir a criação de laços de
repetição, possibilitando a execução repetida de um conjunto de operações. Além disto, existem
comandos como o salto condicional, salvamento da posição atual, criação de variáveis, impres-
são de valores na tela, etc. Para evitar que o usuário tenha que decorar os comandos, eles são
selecionados em uma lista com todos os comandos disponíveis, preenchendo-se em seguida os
parâmetros adicionais do comando escolhido, como por exemplo o ponto ou label.
Com o uso deste programa, o valor gasto para montar um laboratório diminui, pois cada
robô Scorbot custa aproximadamente U$6.500, enquanto cada licença do programa custa apro-
ximadamente U$1.000. Desta forma, segundo Jason [15], o ideal é ter o programa instalado em
várias máquinas e um ou dois robôs reais, para executar os programas depois de prontos, para
que todos alunos possam aprender a programar.
Apesar de diminuir o custo, este programa ainda possui um valor elevado, dificultando a
criação de laboratórios para grandes turmas.
5.1.2 Simulador VR Robot
Uma alternativa de software mais barato é o VR Robot, da empresa Denford [2], visto na
Figura 11. Ele custa entre U$200 e U$600 por estação, dependendo das opções. Este programa
é compatível com o robô Mitsubishi RV-M1. O problema neste caso, é o custo do robô, que é
de aproximadamente U$16.000.
Figura 11: Simulador VR Robot
O VR Robot dispõe de um AV 3D para simulação, sendo possível fazer a integração com o
42
robô real. Neste simulador o usuário pode programar tanto de forma não-textual, através de uma
interface similar ao TP, chamada de VR teachbox, quanto de forma textual, com os comandos
do robô, permitindo que os programas criados no simulador sejam enviados ao robô.
Juntamente com o simulador existe uma biblioteca de modelos 3D, que podem ser colocados
na célula de simulação para tornar o ambiente similar ao real, simulando também a detecção de
colisão com os objetos. Além disto, o ambiente permite simular dois robôs ao mesmo tempo, o
que é útil para testar algum tipo de trabalho colaborativo entre os robôs.
5.1.3 Simulador HandlingPRO
Para o caso de não ser utilizado nenhum robô real, existe o simulador HandlingPRO, da
empresa FANUC Robotics [3], visto na Figura 12, baseado nos robôs da empresa FANUC. Este
simulador possui um ambiente 3D para criação de células de trabalho, que permite tanto o uso
dos objetos que acompanham o programa quanto os modelados pelo usuário, em ferramentas
de CAD. Com isto é possível criar ambientes com mais de um robô e com todos objetos que
ficam em volta do robô no ambiente real, possibilitando a verificação de colisão com objetos
ou até mesmo outros robôs durante a execução da simulação. Como no caso do RoboCell, este
programa permite também a edição dos programas através do TP. Além disso, uma simulação
pode ser gravada em um arquivo de vídeo no formato AVI.
Figura 12: Simulador HandlingPRO
5.2 Sistema de realidade virtual para ensino de robótica
As formas tradicionais de se programar robôs textualmente podem tornar-se pouco intuiti-
vas para usuários iniciantes, pois o operador necessita conhecer a linguagem de programação
do robô e ainda deve ser capaz de resolver o problema através de algoritmos, existindo a ne-
cessidade de realizar muitos testes até que o robô realize o movimento esperado. Outro fator
complicador é a existência de linguagens diferentes, dependendo do fabricante do robô. Já na
43
forma não-textual, com o uso de um TP, fica difícil criar movimentos complexos.
Procurando melhorar a forma de programar um robô, Coelho [12] desenvolveu uma aplica-
ção para programação de um robô a partir do rastreamento do movimento da mão do usuário.
Este sistema foi desenvolvido para atuar em conjunto com o robô Scorbot-ER VII, que possui
cinco articulações e trabalha com a linguagem de programação ACL. Para movimentar o robô
o sistema capta a posição da mão do usuário e gera, a partir desta posição, os comandos ACL
necessários para levar o robô até esta posição. A comunicação com o robô é feita via porta
serial. Para utilizar o ambiente o usuário necessita de uma luva de RV, que permite captar in-
formações para girar e abrir ou fechar a garra do robô, e um rastreador de posições, para captar
a movimentação da mão no espaço tridimensional. A arquitetura do ambiente pode ser vista na
Figura 13.
Figura 13: arquitetura do ambiente (extraído de [12])
A taxa de atualização do rastreador é bem superior à taxa permitida pelo protocolo da porta
serial, então, para tornar p ossível esta comunicação é necessário realizar uma filtragem nos
dados. A filtragem é feita em duas etapas, primeiro eliminando-se os pontos iguais ou muito
próximos ao último ponto enviado, assumindo-se desse modo que o usuário manteve a mão
parada por algum tempo. Em seguida são eliminados os pontos colineares desnecessários, pois
formando uma reta apenas os extremos são necessários. As trajetórias realizadas podem ser
armazenadas, para não ser preciso executar o mesmo movimento várias vezes.
Além da operação remota foi criado um ambiente de RV, visto na Figura 14, que permite
visualizar a trajetória do robô no próprio ambiente, utilizando o monitor ou um óculos de RV,
onde pode ser acoplado um rastreador de posições, para permitir girar em torno do robô virtual.
Figura 14: visualização do robô no ambiente virtual (extraído de [12])
44
Com a criação deste ambiente não é necessário ter o robô físico sempre que se desejar criar
uma trajetória, além de permitir que a trajetória seja testada no simulador antes de enviar para
o robô, o que diminui o risco no caso de ser cometido um engano.
5.3 Internet (Simulado)
Como alternativa de aplicações de simulação mais acessíveis, foi criado por Martin [29]
um simulador de robótica que pode ser executado através de um navegador de Internet, em
qualquer computador. O simulador foi criado utilizando a linguagem VRML 2.0 [16], que
pode ser executada em qualquer navegador, necessitando apenas de um plugin. A dificuldade
encontrada neste caso foi na manipulação do robô, pois VRML não permite a utilização de um
mouse 3D. Para resolver este problema foi criada uma interface com ícones, que representam
as ferramentas que permitem o controle do robô através do mouse. Esta interface pode ser vista
na Figura 15.
Figura 15: Tela da simulação em VRML (extraído de [29])
Nesta aplicação, todas as movimentações do robô são iniciadas a partir de eventos, chama-
dos a cada mudança de ângulo ou posição. Cada evento contém as informações necessárias
para realizar os movimentos desejados, que podem ser feitos de duas formas, definindo direta-
mente a posição ou rotação de cada junta ou então determinando a posição para onde o robô
deve ir. Dessa forma, para posicionar a ferramenta corretamente são utilizados os cálculos de
cinemática direta ou inversa, de acordo com o tipo de movimento desejado.
Nesta aplicação, os autores pretendem em uma versão futura possibilitar a realização de
experimentos reais. Para isto seria gerada uma visualização do robô real, através de imagens
capturadas por uma câmera. Neste caso, a interação com um robô real se daria através de um
servidor conectado ao robô real, em um laboratório remoto, que faria a leitura dos eventos
gerados pelo usuário e os passaria para o robô real, movendo o robô virtual a cada movimento
do robô real, através da geração de um evento no aplicativo VRML.
45
5.4 Experimentos de controle de robôs reais pela Internet
Aplicações que além de simular a programação do robô permitem executar o programa no
robô real, tornam o aprendizado mais rico. Existem formas de tornar possível a execução de
programas no robô real através da Internet. Com este tipo de aplicação, é criado um laboratório
real acessível de qualquer parte do mundo. Uma aplicação deste tipo foi criada por Riko [30].
Nesta aplicação foi criado um simulador em VRML, visto na Figura 16, com uma célula
de trabalho semelhante a uma célula real. Neste simulador foi implementada a detecção de
colisão entre o robô e os objetos do cenário, utilizando a biblioteca V-Collide [17], pois além de
tornar a aplicação mais real, evita colisões entre o robô real e os objetos, o que não poderia ser
controlado à distância em tempo hábil. Para mostrar os modelos em VRML e os movimentos
no AV, foi utilizada a biblioteca VRaniML [6].
Figura 16: Interface VRML com as regiões de colisão (extraído de [30])
O robô utilizado foi o MA2000, um braço mecânico de seis eixos fabricado pela empresa
TecEquipment Ltd. Foi feita uma integração entre o programa do robô, as bibliotecas e a in-
terface VRML, possibilitando a execução remota. A interface com o robô real ocorre através
do envio do arquivo com a tarefa, através de um formulário em uma página PHP. A Figura 17
mostra a organização do programa.
Quando o arquivo é enviado, um script CGI verifica a autenticação do usuário e em seguida
verifica a disponibilidade do robô. Caso o robô esteja disponível, é possível executar o programa
imediatamente e acompanhar a execução através da videoconferência, com um vídeo de três a
quatro quadros por segundo, a fim de diminuir a largura de banda e permitir que usuários com
conexão lenta também possam utilizar a aplicação. Este vídeo possui um atraso de cerca de dez
segundos, o que segundo o autor, não pode ser evitado devido ao tempo gasto para codificar o
vídeo. Além das imagens, informações como por exemplo, erros de posicionamento e tempo
46
Figura 17: Interface entre o servidor e o cliente (extraído de [30])
decorrido são exibidas durante a tarefa, e ao final da tarefa é exibido um arquivo de log.
Quando o robô não estiver disponível, é possível colocar a tarefa na fila, para ser executada
mais tarde. Neste caso, um vídeo é gravado mostrando a execução da tarefa, podendo ser
visualizado pelo usuário posteriormente.
47
6 Ensino de Robótica nas Escolas
Para o desenvolvimento do presente trabalho, foram pesquisadas três escolas que ensinam
a programação de robôs:(1) Faculdade de Tecnologia (FATEC) SENAI POA, curso superior
em Automação Industrial e curso Técnico em Eletrônica, (2) Laboratório CIM - Faculdade de
Engenharia Mecatrônica - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, e (3) Escola
de Educação Profissional SENAI Ney Damasceno Ferreira - Curso Técnico em Mecatrônica,
Gravataí-RS. Nestas escolas são trabalhados conceitos como cinemática direta, cinemática in-
versa e definição de pontos de referência para a criação de programas.
A metodologia de programação usada nas escolas pesquisadas baseia-se principalmente na
definição destes pontos de referência para se criar trajetórias do robô. Segundo esta metodo-
logia, primeiramente o robô deve ser posicionado com o TP n o ponto desejado, que é então
gravado em uma posição de memória do robô. Nos programas, quando for necessário movi-
mentar o robô para esta mesma posição, utiliza-se apenas o endereço da memória em que o
ponto foi gravado.
Das escolas pesquisadas, apenas a FATEC utiliza o simulador RoboCell no laboratório. De-
vido ao alto valor das licenças, é utilizado um simulador para cada dois alunos. Nesta escola
existem três robôs Scorbot ER-4 que são utilizados apenas para testar os programas prontos,
depois de funcionarem no simulador. Estes robôs permitem controlar até dois dispositivos
externos, no caso, a escola possui apenas dois dispositivos adicionais, sendo uma mesa ele-
tropneumática da marca Festo, com coordenadas X, Y, Z e uma ferramenta de sucção, e uma
bancada eletropneumática também da marca Festo.
A PUCRS possui um Laboratório de Manufatura Integrada por Computador (CIM), visto
na Figura 18, onde são ministradas duas disciplinas: “Programação de Robôs e Sistemas Robo-
tizados” e “Sistema de Fabricação”. O laboratório é composto por um sistema de manufatura
flexível completamente controlado por computadores. O sistema contém seis estações para ma-
nufatura, controle de qualidade, montagem de peças e produtos. As estações de manufatura e
montagem são integradas por meio de um sistema de transporte automatizado de robôs. Pro-
gramas específicos integram todos os aspectos do planejamento e operação do sistema, desde o
gerenciamento de pedidos de clientes até o controle de dispositivos e máquinas CNC. O labo-
ratório CIM engloba, de forma multidisciplinar, todos os aspectos de um sistema moderno de
produção.
A primeira estação é um robô que funciona como um almoxarifado automatizado, onde
podem ser buscadas e guardadas peças. As estações dois e três compõem um sistema flexível
de manufatura, e são compostas por um robô ER-IX, um robô ER-VII, um torno e uma fresa
48
Figura 18: Laboratório CIM (extraído de [5])
CNC. O torno CNC pode ser acionado pelos robôs, que podem abrir ou fechar a porta do torno
e iniciar um programa gravado na sua memória. A quarta estação é utilizada para controle de
qualidade e é composta por um robô MK3, um paquímetro digital e um altímetro. A quinta e
última estação é a de montagem, composta por um robô SCARA ER14, visão, mesa XY e uma
Parafusadeira Pneumática, permitindo selecionar o local para o qual as peças serão enviadas,
soltando no local correto ou então mandando de volta para o almoxarifado.
Na PUCRS foi desenvolvido um simulador textual, capaz de compilar os programas e si-
mular a execução sem representação gráfica. Um dos objetivos deste simulador é eliminar os
erros de sintaxe do programa antes de submetê-lo ao robô. Este programa possui também um
terminal, que pode trabalhar em dois modos, sendo o primeiro deles conectado ao robô real, en-
viando os comandos digitados pelo usuário e exibindo as respostas do robô, e o segundo modo
consiste em emular o terminal do robô real, através de uma simulação sem visualização gráfica.
Na escola do SENAI de Gravataí, além de dois robôs Scorbot ER-VII, fabricados pela em-
presa israelense Eshed Robotec [7], existem duas esteiras, que podem ser controladas pelos
robôs, através dos programas em ACL, sendo ligados a uma saída do robô, e uma mesa de
experiência fabricada na própria escola, que possui quatro saídas e também é ligada ao robô,
indicando se existe ou não um objeto sobre cada um de seus sensores.
A título de exemplo, no Anexo B existe uma tabela que mostra o conteúdo de robótica ensi-
nado nesta escola, mostrando os objetivos, assuntos tratados e os recursos didáticos utilizados
49
em cada aula. De um curso de vinte e sete aulas, quatro (15%) são dedicadas ao conhecimento
do TP e a marcação de pontos e doze (44%) são dedicadas à programação, o que indica que a
ênfase está na programação do robô com programas em linguagem ACL, a fim de controlar o
robô e os periféricos a ele associado.
Apesar de ser ensinada programação nas aulas posteriores ao ensino do uso do TP, a partir
do início do uso deste dispositivo, sempre será necessário usá-lo para viabilizar a programação,
pois os exercícios passados exigem a manipulação de peças e controle de periféricos ligados ao
robô, sendo que a posição para buscar as peças é descoberta com o TP.
Praticamente todas escolas de robótica do SENAI utilizam robôs da linha Scorbot. Apesar
do uso de um simulador enriquecer o ensino, muitas escolas não incluíram sua utilização na
metodologia de ensino, utilizando apenas a chamada programação OFF-LINE, que consiste
em criar o programa em um editor de texto qualquer, realizando o envio ao robô através de
um computador conectado à ele. Isto acontece porque o programa que acompanha os robôs
da linha Scorbot, chamado Scorbase [19], permite a criação de programas somente em uma
linguagem semelhante à língua inglesa (ou portuguesa ao se trocar o idioma), não permitindo a
programação em ACL, linguagem nativa dos robôs Scorbot, que é ensinada nestas escolas. O
programa não possui uma visualização gráfica, e o TP comanda diretamente o robô real.
Uma alternativa seria adotar o simulador RoboCell, porém o alto valor das licenças invia-
biliza sua adoção. Para tentar resolver este problema, o SENAI-RS optou por desenvolver seu
próprio simulador de robótica com visualização 3D. Este simulador, chamado de Asimov, foi
desenvolvido durante o ano de 2001, no Núcleo de Informática Educacional - NIED, e pode ser
visto na Figura 19. Este simulador será detalhado aqui por ter servido de modelo para o de-
senvolvimento do VR-Robotics, que procurou solucionar alguns problemas apresentados pelo
ASIMOV.
O Asimov possui quatro ambientes: Visualização 3D, Teach Pedant, Editor de Células e
Cenários e o Terminal de Programação ACL.
Na Visualização 3D é exibido o AV 3D, contendo o robô e os outros objetos, conforme o
ambiente atual. O Teach Pendant, permite manipular o robô e seus periféricos e gravar posi-
ções de memória. O Editor de Células permite criar e editar novos cenários e o Terminal de
Programação em ACL é composto pelo terminal de controle do robô e pelo editor de progra-
mas, sendo que um programa deve ser escrito no editor e enviado ao robô pelo terminal, que
ainda possui os comandos adicionais do robô real, como listar e executar programas, declarar
variáveis globais, etc.
Nenhuma escola do SENAI adotou o Asimov como ferramenta nos cursos, devido a alguns
problemas que dificultam seu uso, como segue:
• problemas na execução de comandos no Terminal de Programação ACL;
• tamanho reduzido da área de Visualização 3D, com percepção tridimensional pobre;
50
Figura 19: Simulador Asimov do SENAI-RS com seus quatro ambientes
• dificuldade de navegação no cenário, misturando o uso de mouse e barras de rolagem, e
não permitindo o deslocamento lateral do usuário;
A conjugação de todos estes problemas inviabilizou o uso do Asimov nas escolas, pois havia
grande dificuldade para marcar os Pontos de Referência utilizando o software.
No SENAI de Gravataí, por não adotar o Asimov, ainda ensina-se os alunos a programarem
no modo OFF-LINE. Esta metodologia mostra-se bem mais trabalhosa, pois os alunos pos-
suem pouco tempo para operar o robô, sendo que no caso do programa conter erros, os alunos
precisam consertá-los e esperar novamente para testar no robô.
Em face dos problemas apresentados para adoção de um simulador gráfico nas escolas do
SENAI, inicialmente se pretendia solucionar os problemas adaptando o simulador ASIMOV e
inserindo nele recursos de RV, mas isto não foi possível pois exigiria uma remodelagem com-
pleta do programa, além de exigir o uso de placas de vídeo especiais com suporte a estereosco-
pia, custando mais caro que uma licença do RoboCell.
Constatou-se então a necessidade do desenvolvimento de um novo simulador, capaz de re-
duzir os problemas citados acima, em especial, no que diz respeito à forma de navegação e ao
posicionamento da garra de maneira mais precisa.
Como visto, as escolas de robótica em sua maioria possuem necessidade de um simulador
gráfico eficiente e barato. Para tentar resolver este problema, foi desenvolvido um simulador,
apresentado no capítulo seguinte.
51
7 Ambiente Virtual VR Robotics
O AV denominado VR Robotics, visto na Figura 20, foi desenvolvido com o objetivo de criar
um simulador que pudesse ser empregado nas escolas de robótica, possuindo uma visualização
adequada e uma forma de interação simples e intuitiva. Isto porque simuladores disponíveis nas
escolas apresentaram problemas de visualização e navegação, por isto este simulador foi criado
utilizando técnicas para melhorar a visualização e navegação pelo ambiente, empregando diver-
sos dispositivos, para que fosse possível testar a melhor forma de visualização e rastreamento,
permitindo assim que se avaliasse qual conjunto de dispositivos melhor resolvia cada problema.
Figura 20: Programa VR Robotics com suas três janelas
No VR Robotics o aluno pode basicamente encontrar os pontos de referência, movendo o
robô com o TP até atingir a posição desejada, que é então gravada em uma posição de memória
do controlador do robô, podendo ser utilizada posteriormente nos programas ACL.
Este ambiente foi desenvolvido com base no Asimov, descrito no capítulo anterior e também
simula o braço mecânico Scorbot ER-VII. Este robô utiliza motores elétricos como tecnologia
de movimento e possui duas formas de programação, a forma não textual, que é do tipo Lead-
through (através do Teach Pendant) e a forma textual, com a linguagem ACL, que é orientada a
manipuladores. Porém, no VR Robotics a operação do robô é feita apenas através do TP, pois
não foi implementada a execução de programas ACL nem o terminal do robô, sendo necessário
52
a existência de uma integração entre o VR Robotics e o Asimov, que é capaz de realizar estas
duas tarefas. Para isto, os pontos gravados com o TP utilizando o VR Robotics são salvos em
um arquivo, sendo então utilizados nos programas ACL simulados no Asimov.
Além do VR Robotics foram desenvolvidas aplicações adicionais para auxiliar seu uso, que
podem ser vistas no Anexo A. A principal destas aplicações é o Config, que permite informar
o conjunto de dispositivos que serão utilizados com o VR Robotics. As outras duas aplicações
servem para rastreamento remoto, sendo uma delas com uma câmera e outra com um rastreador
magnético.
Para tentar resolver o problema existente no Asimov, referente à área de visualização 3D
pequena e com percepção tridimensional pobre, no VR Robotics foi empregado o uso de este-
reoscopia, que pode ser utilizada com três dispositivos de visualização diferentes.
Já a questão da locomoção e orientação do usuário dentro do AV foi tratada possibilitando a
interação tanto com um mouse quanto com um teclado ou um joystick, sendo que qualquer um
destes dispositivos possui acesso às principais funções para posicionamento do usuário e ma-
nipulação do robô. Notou-se durante a feira Globaltech 2006, onde o VR Robotics esteve em
teste, que usuários que não possuem conhecimentos de informática, mas conhecem algum vide-
ogame, conseguem aprender facilmente a se deslocar pelo ambiente e manipular o TP utilizando
um joystick.
Nas seções a seguir são apresentados a interface do VR Robotics e os dispositivos utilizados
para rastreamento e visualização.
7.1 Interface do VR Robotics
O VR Robotics possui como janela principal o cenário 3D, existindo ainda outras duas
janelas, uma para o Editor de Cenários, na janela superior esquerda e outra para o TP 2D, na
janela superior direita. Nas seções a seguir serão explicadas as funções destas janelas.
7.1.1 Ambiente 3D
O ambiente 3D pode ser exibido em uma janela ou em tela cheia. No ambiente é possível
navegar utilizando um joystick, mouse ou teclado, com comandos de deslocamento, rotação e
troca de vistas pré-definidas.
53
7.1.2 Editor de Cenários
Para permitir a criação de novos ambientes, ou a edição dos ambientes já existentes no
VR Robotics, foi criado um Editor de Cenários, que permite adicionar/remover/posicionar no
ambiente elementos como robô, peça, esteira, mesa giratória, escaninho, mesa de experiência e
torno CNC, cujas representações 3D podem ser vistas na figura 21, sendo que cada objeto está
identificado na figura.
Para permitir uma simulação correta, cada ambiente deve possuir somente um robô, que
pode ser associado, neste editor, a periféricos como a esteira e a mesa giratória, sendo então
acionados através do TP. Este editor de cenários é semelhante ao do Asimov, e os ambientes
gerados no VR Robotics podem ser utilizados no Asimov e vice-versa, permitindo assim uma
integração entre estas duas ferramentas.
Figura 21: Representações 3D dos objetos do Editor de Cenários
7.1.3 Teach Pendant 2D
Este controle, visto na Figura 22, foi criado para permitir a manipulação do robô e obtenção
dos pontos de referência. O TP é exibido em uma janela 2D, e permite a movimentação dos
eixos do robô, das mesas e das esteiras, permitindo também a alteração na velocidade de movi-
mentação destes dispositivos. Sua imagem é idêntica a do TP real. Com este controle também
é possível gravar a posição atual do robô em uma posição de memória, bem como enviar o robô
à uma posição previamente gravada. Além disto, é possível alterar a forma de movimentação
do robô, que pode ser por juntas ou por eixos cartesianos X, Y, Z.
54
Figura 22: Teach Pendant
7.2 Rastreamento
Para resolver o problema de navegação pouco intuitiva existente no Asimov, foi utilizado
rastreamento do usuário, como ferramenta para tornar mais intuitiva a interação com um AV.
Com o rastreamento da cabeça do usuário, o mesmo pode mudar sua orientação e até mesmo
seu posicionamento no AV apenas movimentando a cabeça, sem a necessidade de pressionar
tecla alguma, auxiliando na visualização do ambiente de forma semelhante à real. Já com o
rastreamento da mão do usuário, é possível movimentar um apontador, que pode ser usado,
por exemplo, para selecionar um botão do TP.
Para testar qual dos dispositivos de rastreamento traz melhor resultado, no VR Robotics
foram utilizadas três formas de rastreamento, como visto nas seções a seguir.
7.2.1 Rastreadores Magnéticos
O rastreador Polhemus Isotrack II possui dois sensores, podendo-se utilizar um deles para
rastrear a cabeça do usuário e outro para a mão, como visto na Figura 23.
Cada sensor trabalha com seis graus de liberdade, fornecendo posição e orientação nos
três eixos coordenados, porém alguns movimentos foram limitados. Para a cabeça do usuário
foi desabilitada a translação no eixo vertical, enquanto que para a mão foi utilizada apenas a
translação nos eixos vertical e horizontal, evitando que os usuários realizem movimentos que
os façam perder a orientação no AV.
55
Figura 23: Rastreamento com o Isotrack II (2 sensores)
Outro tipo de rastreador magnético suportado é o rastreador de giro, que vem embutido em
alguns modelos mais antigos de óculos Head Mounted Display (HMD). Este rastreador não
permite a locomoção do usuário, mas reconhece o giro com boa precisão, permitindo que o
usuário olhe em qualquer direção do cenário.
Um terceiro rastreador é o Cyber Track II, que tem características semelhantes ao rastreador
do HMD. Este dispositivo pode ser usado apenas para rastreamento da cabeça do usuário, pois
a seleção de um botão do TP exige o deslocamento da mão. Para utilizar este dispositivo, é
aconselhável acoplá-lo ao óculos HMD, para que ele gire junto com a cabeça do usuário.
7.2.2 Rastreador Ótico
O rastreamento ótico é feito com o uso de uma câmera, como visto na Figura 24 e foi
implementado utilizando-se a biblioteca ARToolkit [1].
Esta biblioteca faz o reconhecimento de marcadores (etiquetas), que devem ser presos nos
pontos que se deseja rastrear. No caso foram usadas duas etiquetas, uma para o movimento da
cabeça do usuário e outra para o movimento da mão. Cada sensor trabalha com seis graus de
liberdade, porém se o sensor sair do foco da câmera, perde-se as informações de rastreamento.
Por isto, ao utilizar esta forma de rastreamento deve-se evitar a locomoção dos usuários fora do
campo de visão da câmera.
7.3 Visualização
Para testar qual dos dispositivos de visualização traz melhor resultado no processo de ob-
tenção dos pontos de referência, no VR Robotics foram utilizados três diferentes tipos de dis-
56
Figura 24: Rastreamento com uma câmera (2 sensores)
positivos, todos suportando o uso de estereoscopia, para melhorar a percepção tridimensional
do ambiente. Apesar de ser possível executar o programa sem estereoscopia, é recomendá-
vel habilitar este recurso sempre que possível, pois a visualização deficiente foi justamente um
dos maiores problemas encontrados no Asimov, e a estereoscopia foi aplicada no VR Robotics
justamente para resolver este problema.
7.3.1 Monitor
O monitor foi utilizado por ser um dispositivo que está presente em qualquer computador,
permitindo a utilização do simulador sem o uso de nenhum equipamento especial. A ativação
da estereoscopia é feita através de um Shutter Glasses, como visto na Figura 25.
Figura 25: Uso do VR Robotics com monitor
57
Uma vantagem deste dispositivo é o uso do simulador em um ambiente em que os usuários
já estão acostumados a trabalhar. Além disto, o monitor permite o uso da maior resolução de
vídeo suportada pelo computador, o que nos outros dispositivos pode não ser viável.
7.3.2 HMD
O HMD foi utilizado por ser o dispositivo que proporciona uma maior imersão do usuário
no AV, uma vez que a visão do mundo real fica bloqueada. Este equipamento, visto na Figura
26, permite que a visualização seja feita diretamente nele, utilizando ou não estereoscopia, pois
possui um visor para cada olho. Isto possibilita maior interação, considerando que o usuário fica
livre para girar a cabeça e até mesmo realizar pequenos movimentos sem perder a visualização.
Figura 26: Uso do VR Robotics com Óculos HMD
Com o uso do HMD, a visualização do ambiente é feita em primeira pessoa, dessa forma,
os movimentos do usuário são refletidos no ambiente como se o mesmo estivesse dentro do
cenário virtual, podendo-se, dependendo do tipo de rastreamento, olhar em qualquer direção e
também locomover-se.
A vantagem de uso desta configuração está na facilidade de interação, sendo a mais intuitiva
no deslocamento e orientação do usuário, uma vez que a visualização está no próprio óculos e o
rastreamento adapta o vídeo do usuário de acordo com o movimento da cabeça. A desvantagem
desta configuração está na resolução da imagem, que não pode ser muito alta por limitações
do HMD. A maioria dos modelos de HMD trabalham com uma resolução fixa, de 640x480 ou
800x600 pontos.
7.3.3 Tela de Projeção
A tela de projeção foi testada como dispositivo de visualização por permitir a geração de
imagens que podem ser visualizadas por várias pessoas ao mesmo tempo, como visto na Figura
58
27, porém, apenas um usuário pode utilizar um teclado, mouse ou joystick para comandar o
robô.
Figura 27: Uso do VR Robotics com Tela de Projeção, usuários à esquerda e tela à direita
Para ativar a estereoscopia neste dispositivo é necessário o uso de dois projetores em con-
junto com lentes polarizadoras, de forma que as duas imagens sejam projetadas uma sobre a
outra, em uma tela especial, que não desfaz a polarização quando recebe a projeção, permitindo
que cada olho receba a imagem de apenas um dos projetores com o uso de um óculos polarizado
de papel.
7.4 Escolha da configuração ideal
Cada um dos recursos apresentados neste capítulo tem vantagens e desvantagens. Uns são
mais fáceis de usar mas tem um custo elevado, outros permitem que vários usuários observem
o ambiente e outros são restritos a apenas um usuário.
Além disto, há a possibilidade de várias combinações entre dispositivos de rastreamento e
dispositivos de visualização.
Para avaliar estas diversas alternativas tanto sob o aspecto de eficiência (precisão e rapidez
para a obtenção dos pontos de referência) quanto de aplicabilidade (viabilidade econômica e
didática) decidiu-se realizar um conjunto de testes com usuários.
Nestes testes foram feitas comparações de diversas configurações do VR Robotics entre sí,
bem como comparações do VR Robotics com o Asimov. O detalhamento dos testes é apresen-
tado no próximo capítulo.
59
7.5 Aspectos de implementação
O simulador VR Robotics foi implementado em C++, utilizando a biblioteca OpenGL para
desenhar o cenário virtual, juntamente com a GLUT para criação da janela principal do pro-
grama. A biblioteca SmallVR
1
foi utilizada para o gerenciamento dos objetos no cenário vir-
tual, carregamento dos modelos 3D e comunicação com alguns dos equipamentos de RV. A
biblioteca ARToolkit [1] foi utilizada para o rastreamento ótico, exigindo ainda a utilização das
bibliotecas DirectShow Video Processing Library (DSVL)
2
e DirectX para comunicação com
a câmera. Para comunicação com o rastreador interno foi utilizada a biblioteca World Toolkit
(WTK). Para a criação das janelas exibidas no cenário virtual foi desenvolvida uma biblioteca,
pois nenhuma das bibliotecas encontradas atendia os requisitos necessários. O diagrama de
classes simplificado do VR Robotics é exibido na Figura 28 e o diagrama de atividades simpli-
ficado é apresentado na Figura 29.
Para a resolução do problema da cinemática inversa foi realizada uma conversão da função
existente no Asimov, que é desenvolvido em Delphi e resolve este problema corretamente. Para
facilitar esta conversão, o modelo 3D do robô utilizado no VR Robotics possui os eixos com as
mesmas dimensões do robô utilizado no Asimov.
Além do VR Robotics foram desenvolvidas aplicações auxiliares, sendo a principal de-
las a “config.exe”, criada para permitir a escolha dos parâmetros de execução do programa
principal. Para executar o rastreamento por câmera no modo remoto foi criado o programa
“server_camera.exe”, cuja função é fornecer a posição dos padrões para o programa princi-
pal. Já para o rastreamento com o Polhemus Isotrack Interno foi criado o programa “ser-
ver_internal_track.exe”, cuja função é fornecer as informações de rastreamento. Estas apli-
cações são melhor detalhadas no Anexo A.
1
http://grv.inf.pucrs.br
2
http://ims.tuwien.ac.at/~thomas
60
Figura 28: Diagrama de classes simplificado do VR Robotics
61
Figura 29: Diagrama de atividades simplificado do VR Robotics
62
63
8 Testes com Usuários
8.1 Objetivos
O objetivo geral deste trabalho foi realizar um estudo de técnicas de robótica e de RV para
desenvolver um simulador que possa ser empregado nas escolas de robótica, possuindo uma
visualização adequada e uma forma de interação simples e intuitiva.
Para concretizar este objetivo foi construído um simulador do robô Scorbot ER-VII. Neste
simulador o usuário controla um robô virtual dentro de uma célula de manufatura
1
, utilizando
recursos de RV, como estereoscopia e rastreamento de posição.
Em seqüência ao desenvolvimento desta aplicação procedeu-se a realização de um conjunto
de testes com o intuito de avaliar o desempenho do software, dadas várias configurações de
dispositivos possíveis.
Este capítulo apresenta a metodologia usada nestes testes, bem como os resultados obtidos.
8.2 Plataforma de testes
Para realizar os testes foi criado um AV que representa uma célula de manufatura (Figura
30) no qual um usuário controlando um braço robótico deveria mover um conjunto de peças.
Este ambiente foi testado com o Asimov e com o VR Robotics e possui do lado esquerdo duas
mesas giratórias, uma esteira e uma mesa de experiência. Sobre as mesas encontram-se cinco
peças, todas ao alcance do robô, que está no centro do AV, sobre uma esteira que foi utilizada
para posicioná-lo perto de qualquer uma das peças. Existem ainda outras cinco mesas giratórias
posicionadas no lado direito do ambiente.
O ambiente de testes foi criado de forma que exigisse a movimentação do robô sobre a es-
teira, pegando peças em diferentes alturas, profundidades e distâncias e soltando as mesmas em
diferentes distâncias, fazendo com que o braço robótico tivesse que ser completamente esticado
em alguns momentos ou fechado em outros. Também houve a preocupação de posicionar algu-
mas peças em locais de difícil visualização, para que o usuário fosse obrigado a navegar no AV
e posicionar-se perto da peça que pretendia pegar.
A tarefa executada consistiu em pegar cada uma das cinco peças do lado esquerdo da célula,
1
Célula de Manufatura consiste em um ambiente de produção automatizado, com o uso de um ou mais robôs e
periféricos adicionais, que são controlados pelos robôs.
64
Figura 30: Ambiente de testes
e soltá-las sobre a mesa do lado direito que estivesse mais alinhada à posição da qual a peça
foi pega. Na Figura 31 observa-se à esquerda cinco peças que deveriam ser movidas para cinco
posições sobre as mesas à direita. Para manipular o robô durante a execução desta tarefa, os
usuários utilizaram o TP.
Figura 31: Vista superior do ambiente de testes do VR Robotics
Para que a tarefa fosse realizada com a maior precisão possível, aconselhou-se os usuários
para que adotassem as seguintes diretrizes:
• fechar a garra do robô somente quando desejassem pegar uma peça;
• soltar as peças o mais próximo possível do centro das mesas (realçados com um retângulo
preto);
65
• abrir a garra do robô somente quando a tentativa de pegar uma peça falhasse ou para soltar
uma peça sobre uma mesa do lado direito do cenário;
• não pegar novamente uma peça que foi solta, mesmo que o posicionamento final não
tenha sido satisfatório;
• realizar a tarefa o mais rapidamente possível, porém sem interferir nas regras anteriores.
A tarefa realizada exigiu que fossem criadas trajetórias para pegar e soltar as peças, sendo
este o mesmo procedimento adotado para obtenção dos pontos de referência, utilizados para
ensinar robótica nas escolas, levando o usuário à realização desta atividade de forma implícita.
Com a realização dos testes foram coletados dados quantitativos através de um relatório
gerado automaticamente e dados qualitativos através dos questionários pré-teste e pós-teste,
preenchidos pelos usuários. Estes questionários estão disponíveis nos Anexos C e D, e no
Anexo F estão as estatísticas coletadas para obtenção dos resultados.
8.3 Testes-piloto
Com o objetivo de avaliar de forma geral as ferramentas de interação utilizadas no VR Ro-
botics, primeiramente foram realizados testes piloto, utilizando quatro diferentes configurações
para estes testes: monitor com e sem estereoscopia, HMD com estereoscopia e rastreamento, e
tela de projeção com estereoscopia. Cada configuração foi testada com pelo menos três usuá-
rios.
Nestes primeiros testes havia dois tipos de TP, o 3D, que ficava dentro do AV (como um
objeto virtual preso ao usuário) e o 2D, que ficava em uma janela da aplicação, sem sofrer
movimentações em função dos movimentos do usuário.
Nas versões com RV, os usuários manipulavam o TP 3D utilizando um joystick, que con-
trolava o movimento de um cursor sobre o TP, como visto na Figura 32. Para selecionar um
comando, primeiro era necessário posicionar o apontador sobre o botão desejado, e acioná-lo
com um botão do joystick.
Esta forma de interação, apesar de simples, mostrou que os usuários que a utilizavam leva-
ram em média 80% mais tempo para executar a tarefa do que aqueles que utilizavam a versão
com o TP fixo. Além disto, alguns usuários responderam nos questionários que o joystick gerava
confusão por exigir o uso de muitos botões. Outros usuários responderam que eventualmente o
robô ocultava parte do TP 3D, prejudicando a visão do mesmo.
Já na versão sem estereoscopia, os usuários manipulavam o TP 2D, visto na Figura 22,
clicando com o mouse sobre os botões do mesmo, sem se preocupar com o botão selecionado.
O tempo foi considerado um fator importante, pois pode indicar maior facilidade de intera-
ção e conforto na utilização dos equipamentos. Além disto, é importante a realização da tarefa
66
Figura 32: Teach Pendant 3D utilizado nos testes-piloto
mais rapidamente nos casos em que houver quantidade de computadores inferior ao número
de alunos. Considerando-se os resultados apresentados e a importância do menor tempo de
execução foram feitas modificações na interface do TP, descritas na seção a seguir.
8.3.1 Modificações baseadas nos testes-piloto
A solução para reduzir o tempo de teste, além de resolver o problema da oclusão seria
utilizar sempre o TP 2D, porém, o uso de janelas não é possível no modo tela cheia. Para
resolver este problema foi criado um gerenciador de janelas em OpenGL, com o qual foram
recriadas as janelas do editor de cenários e do TP, tornando a interação exatamente igual nas
versões com ou sem RV, permitindo uma comparação mais precisa entre todas configurações
do programa.
Dessa forma, os testes com RV feitos antes desta conversão foram descartados, e os testes
da versão sem RV foram mantidos, pois já utilizavam um TP acionado por clique do mouse.
8.4 Variáveis dos Testes
Para realização dos testes foram considerados dois tipos de variáveis, as independentes de
usuário e as dependentes de usuário.
67
8.4.1 Variáveis Independentes
As variáveis independentes de um teste definem os aspectos destes que não dependem do
desempenho do usuário. No caso deste projeto, são as configurações de testes possíveis, que no
caso, dizem respeito ao conjunto de dispositivos utilizados, ao uso ou não de estereoscopia e ao
uso do VR Robotics ou do Asimov. As variáveis independentes dos testes foram:
• tipo de dispositivo de visualização: monitor, HMD ou tela de projeção;
• uso de estereoscopia;
• uso de rastreamento da cabeça do usuário;
• utilização do VR Robotics ou do Asimov.
Os comandos de movimentação do usuário e controle do robô foram realizados sempre com
o mouse, pois durante a realização dos testes-piloto o uso do joystick exigiu maior tempo para a
realização da tarefa, apesar de ter sido simples e de fácil aprendizagem por parte dos usuários.
Dessa forma, como pode ser visto na Tabela 1, foram utilizadas sete configurações de ambiente
para realização dos testes.
Tabela 1: As sete configurações para os testes com os usuários
Config. Teste Monitor HMD Projeção Estereoscopia Rastr. Usuário Uso Asimov
1 X
2 X X
3 X X
4 X X X
5 X
6 X X
7 X X
Não foram utilizadas todas combinações de configurações possíveis, pois algumas não fa-
ziam sentido ou eram semelhantes a outras exitentes.
O rastreamento da cabeça do usuário foi utilizado apenas com o HMD, pois é o único dos
dispositivos de visualização utilizados em que é natural a mudança na orientação da visualização
do ambiente conforme a orientação cabeça do usuário.
O HMD foi utilizado apenas com a estereoscopia ativada, pois sem o uso de estereoscopia
a imagem seria semelhante à gerada no monitor, não obtendo melhora na qualidade.
68
8.4.2 Variáveis Dependentes
As variáveis dependentes são os parâmetros medidos a partir do desempenho dos usuários.
Neste trabalho este parâmetros foram divididos em duas categorias, de acordo com seu objetivo.
Na Tabela 2 pode-se observar estes atributos agrupados por objetivos.
Tabela 2: Variáveis Dependentes
Objetivo Parâmetro Como é obtido
Avaliar o
tempo para
execução da
tarefa
Tempo para pegar a
peça
Tempo medido desde o momento que a tarefa
iniciou ou a última peça foi solta, até a próxima
peça ser pega
Tempo para soltar a
peça
Tempo medido desde o momento que o usuário
pegou uma peça até o momento que a soltou
Tempo para a execução
da tarefa
Tempo medido do início ao final da tarefa
Avaliar a quali-
dade da visua-
lização
Número de tentativas
para pegar a peça
Cada vez que a garra do robô é fechada, é regis-
trada uma tentativa de pegar a peça mais próxima
à garra
Posição que soltou a
peça (precisão na colo-
cação da peça)
A posição (X, Y, Z) da peça no momento em que
a garra do robô foi aberta. A peça cai vertical-
mente, e a posição (X, Z) final foi utilizada para
medir a distância em relação à posição correta (o
centro da mesa giratória)
Distância da garra à
peça a cada tentativa
A distância de erro entre a garra e a peça ao ten-
tar pegá-la, sendo zero quando a mesma foi pega
Número de peças que
não foram pegas
O número de peças que ao final da tarefa o usuá-
rio não conseguiu pegar
Distância do usuário à
peça a cada tentativa
A distância entre o usuário e a peça que tentou
pegar, para avaliar se os erros tem relação com a
distância da câmera
Estes dados foram obtidos de maneira automática, tanto no VR Robotics quanto no Asi-
mov, gerando-se um relatório no final da execução. Para medir estes parâmetros no Asimov
foi necessário alterar o programa, mediante autorização do SENAI, onde o mesmo havia sido
desenvolvido.
A precisão na colocação das peças foi calculada medindo-se a distância entre a posição
correta, que é o centro das mesas giratórias, e a posição registrada no relatório gerado pelo
programa.
Algumas pessoas realizaram o teste em mais de uma configuração de dispositivos. Para isto,
procurou-se alternar a ordem de configurações para estes usuários, a fim de não gerar um falso
resultado, caso o segundo teste ficasse sempre mais rápido do que o primeiro.
69
8.5 Protocolo de realização dos testes
Os experimentos com os simuladores foram realizados dentro de um protocolo que objetivou
dar um tratamento uniforme a todos participantes.
Foram realizados 29 testes no total, com 15 indivíduos (13 homens e 02 mulheres), sendo
que cada usuário realizou dois testes, à excessão de um usuário, que realizou apenas um, sendo
a distribuição destes testes apresentada na Tabela 3. A maioria dos usuários era formada por alu-
nos de cursos de Ciência da Computação em nível de Graduação ou Mestrado, tendo, portanto,
bons conhecimentos prévios de Informática.
Tabela 3: Distribuição dos testes realizados
Usuário SEXO Monitor
sem
estéreo
Monitor
com
estéreo
HMD sem
rastrea-
mento
HMD com
rastrea-
mento
Projeção
sem es-
téreo
Projeção
com es-
téreo
Asimov
06 M X X
07 M X X
09 M X X
11 M X X
12 F X X
13 M X X
14 M X X
15 M X X
16 M X X
17 M X X
18 M X X
19 F X X
20 M X X
21 M X X
22 M X
As etapas do protocolo, apresentadas a seguir, não tinham uma duração máxima ou mínima
pré-estabelecida, porém o tempo total da realização de cada experimento ficou sempre entre 15
e 45 minutos. As cinco etapas do protocolo são descritas a seguir.
Na primeira etapa, aplicação do questionário inicial, os usuários recebiam um questionário
com perguntas sobre sua idade, freqüência de utilização semanal de computadores e categorias
de programas mais utilizados. No Anexo C pode-se observar a íntegra deste questionário.
A apresentação do experimento e dos equipamentos de RV era a segunda etapa do pro-
tocolo. Após responder ao questionário os usuários recebiam uma folha com a descrição do
experimento e seus objetivos, vista no Anexo E. Após a leitura do documento procedia-se a
apresentação dos equipamentos a serem usados durante os experimentos.
70
Na sessão introdutória ao AV, terceira etapa do protocolo, os usuários vestiam os equipa-
mentos de RV, dependendo da configuração utilizada e recebiam algumas instruções básicas,
a fim de permitir a interação com o ambiente e a manipulação do robô com o TP. Em seguida
podiam interagir livremente em um AV criado para a ambientação. Esta fase durava, em média,
cinco minutos e encerrava-se quando os usuários assim desejassem.
Na etapa quatro, onde se realizavam os testes propriamente ditos, os usuários eram inseridos
no AV e a tarefa que deveria ser executada era novamente apresentada. A coleta das variáveis
dependentes durante a execução da tarefa era feita automaticamente.
Após a conclusão da tarefa os usuários eram solicitados a retirar os equipamentos de RV e a
responder o questionário de avaliação (Anexo D), em que podiam informar entre outras coisas,
se haviam sentido algum tipo de desconforto durante a execução do mesmo, ou se havia algum
comentário adicional.
Nas seções a seguir, são apresentados os resultados dos experimentos com todas configura-
ções utilizadas.
8.6 Resultados dos testes
Nas seções seguintes são apresentados os resultados obtidos com base nas variáveis depen-
dentes de usuários. As tabelas completas com estes dados estão no Anexo F.
8.6.1 Tempo Gasto
A Figura 33 mostra uma comparação do tempo médio para realização da tarefa em todas
configurações testadas.
Figura 33: Gráfico do tempo médio para realização da tarefa
71
Analisando o gráfico é possível notar que o uso de estereoscopia diminuiu o tempo para
realização da tarefa utilizando tanto um monitor quanto uma tela de projeção. O rastreamento
da cabeça do usuário, utilizado apenas com o HMD, também diminuiu o tempo de realização
da tarefa. A tela de projeção foi o dispositivo que obteve maior tempo para realização da tarefa,
contudo este foi o dispositivo com a maior precisão, como pode ser comprovado na próxima
seção.
A média de tempo para pegar as peças apresentou comportamento idêntico à média de tempo
total da tarefa, como visto na Figura 34. Isto indica ser o monitor com estereoscopia a configu-
ração que possibilita a realização da tarefa mais rapidamente.
Figura 34: Gráfico da média de tempo para pegar as peças
8.6.2 Precisão no posicionamento das peças
Um dos objetivos da construção do VR Robotics foi a tentativa de diminuição do erro no
posicionamento do braço robótico. Conforme pode ser visto na Figura 35 a configuração que
apresentou a maior precisão foi a tela de projeção com estereoscopia. Já o HMD com rastrea-
mento da cabeça do usuário foi a configuração com maior erro, o que pode indicar que mesmo
que o tempo de realização da tarefa com rastreamento tenha sido menor, quando a interação
é realizada com o mouse este dispositivo não ajuda, pois o usuário fica parado em frente ao
monitor.
No geral a precisão na posição final das peças foi maior no VR Robotics do que no Asimov,
o que indica que o objetivo de melhorar a precisão foi alcançado.
Outro fator que deve ser considerado ao analisar a qualidade da visualização é a distância
da garra à peça quando se tenta pegar uma peça. Analisando a Figura 36 podemos perceber
que o dispositivo que apresentou o pior resultado foi a tela de projeção sem estereoscopia,
72
Figura 35: Gráfico da média de erro na posição final das peças
porém, neste mesmo dispositivo quando foi utilizada estereoscopia praticamente não houve
erro ao pegar as peças, indicando que a estereoscopia auxiliou na realização da tarefa, o que é
confirmado pelas respostas dos usuários nos questionários pós-teste.
Figura 36: Gráfico da média da distância da garra à peça ao tentar pegar
8.6.3 Número de tentativas para pegar as peças
O número de tentativas para pegar as peças pode indicar a qualidade na visualização, pois
tentativas erradas indicam que o usuário não conseguiu perceber que a garra não estava sobre
a peça. Na Figura 37 podemos perceber que na metade das configurações com o VR Robotics
foi necessário apenas uma tentativa para pegar as peças, mas a configuração da tela de projeção
73
sem estereoscopia e sem rastreamento necessitou um número maior de tentativas, o que indica
que a tela de projeção deve ser utilizada com a estereoscopia ativada, para que a visualização
seja adequada.
Figura 37: Gráfico da média de tentativas até pegar as peças
8.6.4 Conclusões dos testes
O tempo de realização da tarefa foi reduzido consideravelmente após a mudança na forma
de interação do joystick para o mouse, mas ainda assim alguns usuários comentaram nos ques-
tionários que a navegação com o mouse ficou um pouco confusa no início, porém o tempo de
aprendizado da navegação com o mouse foi menor.
O monitor com estereoscopia ativada foi o dispositivo que apresentou melhores resultados,
obtendo menor tempo para realização da tarefa e também para pegar as peças, necessitando
do menor número de tentativas para esta tarefa e obtendo boa precisão na posição final das
peças. Acredita-se que este dispositivo é o que melhor se adapta à interação com o mouse, e
por isto obteve este resultado. Além disto, o monitor é o dispositivo que exige menor gasto para
implantação, exigindo apenas uma placa de vídeo simples e um óculos do tipo shutter, sendo
que a aquisição de ambos pode ser feita a partir de R$670, como pode ser visto nas Tabelas 4 e
5.
Acredita-se que a tela de projeção seja uma opção interessante, apesar dos resultados apre-
sentados, pois o grupo de usuários que realizaram o teste com este dispositivo foi pequeno, e
apenas um destes usuários conhecia o TP, exigindo um tempo para conhecimento das funções
deste dispositivo. Quanto ao custo para implantação, deve ser considerado que a maioria das
escolas possui dois projetores iguais, e o custo do restante de equipamentos a serem adquiridos
é praticamente igual ao obtido na configuração mais barata.
74
O HMD foi o dispositivo que apresentou a menor precisão na posição final das peças. Este
dispositivo foi considerado desconfortável por praticamente todos usuários, o que prejudicou
a realização da tarefa e pode ter sido responsável pelo resultado. O uso de rastreamento com
este dispositivo também não ajudou no processo interativo, o que indica que não é necessário
rastreamento quando for utilizado o mouse como dispositivo de interação.
Tabela 4: Lista de equipamentos para todas configurações do VR Robotics
Cód Equipamento Preço Loja
PV Placa de vídeo G-Force FX5500
(com 2 saídas VGA)
R$170 On Line BR
http://www.onlinebr.com.br
SGN Shutter glasses Nuvision 60GX-
NSR
R$975 (FOB Miami)
R$1.808 (ICMS 12%)
R$1.917 (ICMS 17%)
Absolut Technologies
http://www.abs-tech.com
SGS Shutter glasses Stereo Eyes Wire-
less
R$254 (FOB Miami)
R$472 (ICMS 12%)
R$500 (ICMS 17%)
Absolut Technologies
HMD HMD I-Glasses PC-3D Pro R$2.600 (FOB Miami)
R$4.346 (ICMS 12%)
R$4.608 (ICMS 17%)
Absolut Technologies
RAC Rastreador Cyber Track II R$2.000 (ICMS 17%) Absolut Technologies
RAP Rastreador Polhemus Isotrack II R$10.000 (ICMS 17%) Absolut Technologies
OP Óculos polarizado de papel R$2,05 un. (ICMS 17%) Absolut Technologies
PR Proj. SHARP XR10S 2000 lumens R$2.630 On Line BR
TPB Tela de projeção retrátil 1,50m x
1,50m branca
R$259 Submarino
http://www.submarino.com.br
TPA Tela de projeção aluminizada (mo-
delo Frame)
R$700 Projetelas
http://www.projetelas.com.br
SUP Suporte com 2 lentes polarizadoras R$270 3D RV
Analisando-se a Tabela 5 é possível notar que quando se utilizam vários computadores as
configurações com HMD se tornam praticamente inviáveis, pois o custo sem rastreamento equi-
vale a 207% do custo do RoboCell, chegando a 293% quando for utilizado rastreamento.
As configurações com tela de projeção mantém praticamente o mesmo valor, pois foi con-
siderado o uso de apenas uma tela, aumentando-se apenas os equipamentos necessários para
possibilitar um número maior de expectadores, dessa forma, para vinte alunos temos um custo
de implantação equivalente a 14% do custo para o RoboCell.
Nota-se ainda que a configuração do monitor com estereoscopia, que foi a que obteve me-
lhores resultados, possui um custo de implantação equivalente a 30% do custo para o RoboCell,
sendo considerada a melhor alternativa.
75
Tabela 5: Estimativa de custos para implantação do VR Robotics nas escolas
Configuração Equipamento Custo Custo 1 PC Custo 20 PCs
Monitor 1 PV R$170 R$170 R$3.400
Monitor com 1 PV R$170 de R$670 à de R$13.400
estereoscopia 1 SGN ou SGS entre R$500 (SGS) e
R$1.917 (SGN)
R$2.087 à R$41.740
HMD com 1 PV R$170 R$4.778 R$95.560
estereoscopia 1 HMD R$4.608
HMD com es- 1 PV R$170 de R$6.778 de R$135.560
tereoscopia e 1 HMD R$4.608 à R$14.778 à R$295.560
rastreamento 1 RAC ou RAP entre R$2.000 (RAC) e
R$10.000 (RAP)
Projeção 1 PV R$170 R$3.059 R$3.059
1 PR R$2.630
1 TPB R$259
Projeção com 1 PV R$170 R$6.402,05 R$6.441
estereoscopia 2 PR R$5.260 (com 20 OP)
1 TPA R$700
1 SUP R$270
1 OP R$2,05
RoboCell 1 PV R$170 R$2.310 R$46.200
(p/ comparar) Licença R$2.140
76
77
9 Conclusões
Após a realização deste trabalho, constatou-se que a melhor opção para ensinar robótica nas
escolas, utilizando recursos de RV, é através do uso de um monitor com estereoscopia, pois esta
opção apresentou melhora na realização da tarefa, aumentando a precisão e diminuindo o tempo
total.
Em escolas que possuem turmas com muitos alunos, pode ser interessante utilizar a opção
de projeção com estereoscopia, pois apenas um equipamento pode ser utilizado por todo grupo
de alunos.
Constatou-se que não é necessário utilizar rastreamento com o VR Robotics, devido à forma
de interação adotada, que utiliza principalmente o mouse como dispositivo de interação. Com
isto conclui-se também que o HMD não oferece ganho na execução da tarefa, sendo mais apro-
priado para outros tipos de ambientes virtuais.
Para que sejam obtidos resultados mais concretos, seria necessária a realização de novos
testes, com um grupo maior de usuários, e principalmente, utilizando mais usuários ligados à
robótica, pois notou-se que o desempenho de alguns usuários não foi melhor pelo desconhe-
cimento do uso de um TP para comandar um robô, inclusive alguns usuários sugeriram nos
questionários que antes da realização do teste fosse apresentado um manual explicando as fun-
ções do TP.
Além disto, notou-se que será necessário realizar um trabalho de conscientização de pro-
fessores de robótica e diretores nas escolas, para a adoção de um simulador com RV, para que
não aconteça como ocorreu com o Asimov, que acabou não sendo utilizado nas escolas por
resistência dos próprios professores. Sabe-se que a adoção do Asimov não ocorreu também por
conta de problemas do simulador, mas algumas escolas do SENAI sequer chegaram a conhecer
este aplicativo.
Como trabalhos futuros, sugere-se a implementação de um ambiente para criação e compi-
lação de programas em linguagem ACL, para que o simulador VR Robotics se torne completo.
Também seria interessante a implementação da comunicação com o robô real, permitindo o
envio de programas e até mesmo uma simulação sincronizada com a execução no robô real.
Conforme os resultados apresentados acredita-se objetivo de desenvolver uma aplicação que
melhore a tarefa de obter os pontos de referência foi alcançado.
78
79
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82
83
Apêndice A - Aplicações adicionais do VR Robotics
Além do VR Robotics, foram desenvolvidas algumas aplicações auxiliares, para permitir a
configuração do programa principal e também o uso de dispositivos remotamente, como visto
nas seções a seguir.
A.1 Config
Para que o VR Robotics funcione corretamente, devem ser informadas algumas configura-
ções, para identificação do tipo de equipamentos utilizados. Para facilitar essa configuração,
foi criado o programa “config.exe”, visto na Figura 38, que permite escolher os parâmetros de
execução.
Figura 38: Config - Programa de configuração do VR Robotics
Na parte superior do programa é exibido um texto de ajuda, de acordo com o ítem selecio-
nado na tela, a fim de esclarecer ao usuário a função deste ítem.
84
O VR Robotics e o config possuem dois idiomas, inglês e português, podendo ser escolhido
neste aplicativo.
Neste programa pode ser escolhido o tipo de estereoscopia a ser empregado, que depende
dos dispositivos de visualização e da placa de vídeo utilizados. Também podem ser escolhidos
os tipos de rastreador para a cabeça e a mão do usuário. Para isto deve ser indicado o tipo de
dispositivo, o número do sensor a ser utilizado e a porta de conexão, além de informar se o
rastreamento será inicializado junto com o programa principal.
Alguns dispositivos possuem uma resolução de tela específica para funcionar corretamente.
É possível informar a resolução a ser utilizada, e se o aplicativo deve trocar a resolução ao
iniciar, além de indicar se a tela cheia deve ser ativada e se o joystick será ativado ao iniciar.
Além disto, um ambiente padrão e um arquivo de posições de memória podem ser informa-
dos, dispensando a exibição do diálogo de Abrir Ambiente ao iniciar o programa.
No VR Robotics o mouse possui duas funções, podendo a função desejada ser escolhida
aqui.
Quando forem coletadas estatísticas no VR Robotics, devem ser indicados na configuração
o identificador do usuário e o dispositivo utilizado para visualização. Também pode-se escolher
se o centro das mesas deve ser realçado, a fim de auxiliar o usuário a soltar uma peça no centro
de uma mesa.
A.2 Servidor de Rastreamento por Câmera
O programa “server_camera.exe” é o servidor utilizado para executar o rastreamento por
câmera no modo remoto, e deve ser iniciado antes do programa principal. A função deste
aplicativo, visto na Figura 39, é fornecer a posição dos padrões para o programa principal,
sendo possível também a visualização da imagem captada, fornecendo retorno visual quanto
à identificação dos padrões, marcando na imagem os padrões reconhecidos com um retângulo
verde e uma espécie de chave para indicar a orientação (padrão “Hiro” na Figura 39), enquanto
que regiões pretas, que podem ser padrões, mas não foram identificadas, são marcadas com um
retângulo vermelho (padrão “A” na Figura 39).
A configuração é feita no arquivo “bin/camera/config_padroes.dat”, onde deve ser indicado
quais os padrões a serem reconhecidos. Foi empregado o padrão “Hiro” para o rastreamento da
cabeça do usuário e o padrão “A” para o rastreamento da mão, que seleciona um botão do TP.
85
Figura 39: Servidor de Rastreamento por Câmera reconhecendo um padrão e não reconhecendo
outro
A.3 Servidor de rastreamento interno
O rastreamento com o Polhemus Isotrack Interno somente pode ser realizado na forma cli-
ente/servidor, pois este equipamento é conectado no computador através do barramento ISA,
que não é mais fabricado. Além disso, as máquinas com este barramento, por serem antigas,
provavelmente não sejam capazes de rodar o simulador. Então, para utilizar este dispositivo é
necessário rodar o programa “server_internal_track.exe” antes do VR Robotics, para fornecer
as informações de rastreamento.
86
87
Apêndice B - Componente curricular de Robótica - SENAI
Gravataí
Aula Objetivo Conteúdos Avaliação Recursos
Didáticos
1 Definição
dos robôs
Conhecer as
definições envol-
vendo robótica e
suas aplicações
Definição, conceito, com-
paração de robôs com ou-
tras tecnologias. Discu-
ção social Robô x em-
prego. Aplicações de sis-
temas robóticos
Reconhecer o
grau de inte-
resse da turma
em relação à
robótica.
Quadro
branco
2 Visão de
sistemas
robóticos
Visualizar as apli-
cações dos robôs
na indústria.
Vídeos e mídia mos-
trando sistemas robóticos
e suas aplicações
**** Quadro
branco
TV / vídeo
Projetor
Computador
3 Juntas Conhecer os com-
ponentes do sis-
tema robótico
Composição do sistema
robótico.Malha de con-
trole do sistema robó-
tico (noção de contro-
ladores ON-OFF, P, I,
D)Juntas (rotacional, es-
férica e prismática)
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
TV / vídeo
4 Braço
robótico
Saber classificar
os robôs quanto
ao tipo de juntas
Classificação dos robôs
quanto ao tipo de juntas-
Punho do robô
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
5 Acionamen-
tos e sen-
soriamento
Saber o princípio
de funcionamento
dos acionamentos
e sensoriamentos
robóticos
Acionamentos (hidráu-
lico, pneumático e
elétrico), servomotores e
princípio de PWMSensi-
oramento por encoders e
resolver
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
88
6 Órgão
Terminal e
Parâmetros
dos Robôs
Conhecer os tipos
de órgão termi-
nais, saber inter-
pretar os parâme-
tros dos robôs
Função, tipos (garras,
ferramentas), trocador de
ferramentas, configura-
ção de TCP.Parâmetros
importantes (graus de
liberdade, precisão,
carga útil, área de tra-
balho, repetibilidade,
configuração de juntas)
Pesquisa de
parâmetros
nos catálogos
de robôs
Quadro
branco
Catálogos
dos robôs
7 Pesquisa
de Parâ-
metros dos
Robôs
Ser capaz de pes-
quisar parâmetros
de um sistema ro-
bótico
Pesquisa de parâmetros
do sistema robótico na In-
ternet. Produção de um
Folder
Êxito na pro-
dução do Fol-
der
Quadro
branco
Lab. info.
8 Avaliação
compo-
sição do
sistema
robótico
Avaliar a compre-
ensão dos conteú-
dos sobre compo-
sição do sistema
robótico.
Vídeo do telecurso 2000
como revisão dos conteú-
dos.Atividade de avalia-
ção teórica
Avaliação
teórica
Quadro
branco
TV / vídeo
9a Teach Pen-
dant
Compreender a
manipulação do
sitema robótico
Funções, comandos,
sistemas de coordenadas
(joint, cartesiana)
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
Retroprojetor
9b Teach Pen-
dant (Prá-
tica)
Ser capaz de ma-
nipular o robô
Prática no robô didático
(manipulação do robô)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
10a Marcação
de pontos
Conhecer os co-
mandos de mar-
cação de pontos
pelo teach pen-
dant no robô
Marcação de pontos, mo-
vimentação entre os pon-
tos
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
10b Marcação
de pontos
(monta-
gem de
uma pilha)
Ser capaz de mo-
vimentar e marcar
pontos pelo teach
pendant no robô
Prática no robô didático
(montagem de uma pilha)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
89
11a Programa-
ção ON-
LINE
Conhecer os co-
mandos ACL, sa-
ber as funções
Ambiente ACL, Modo
direto, comandos do
modo de edição, instru-
ções print, println, move,
moved, run, delay, edição
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
11b Programa-
ção ON-
LINE
Ser capaz de edi-
tar um programa
na linguagem
ACL
Prática no robô didático
(Apresentação - fila indi-
ana)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
12a Programa-
ção OFF-
LINE
Conhecer a forma
de programação
OFF-LINE
Comandos do modo di-
reto. Elaboração de pro-
gramas no modo direto
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
12b Programa-
ção OFF-
LINE
(Leão -
Couve -
Cabrito)
Ser capaz de
implementar um
programa no
modo OFF-LINE
Prática no robô didático
(Leão - Couve - Cabrito)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
13a Laço de re-
petição
Saber interpretar
um programa uti-
lizando laço de
repetição
Laço de repetição infi-
nito, laço de repetição fi-
nito, instrução for
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
13b Laço de
repetição
(paletiza-
ção)
Ser capaz de
implementar um
programa com
laço de repetição
Prática no robô didático
(paletização)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
14a Teste Con-
dicional
Conhecer as
instruções des-
tinadas a imple-
mentar um teste
condicional
Definição de teste condi-
cional, condições lógicas,
instruções if, else, andif e
orif
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
14b Teste Con-
dicional
(programa
dominó)
Ser capaz de
implementar tal
teste
Prática no robô didático
(dominó)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
90
15a Periféricos
de I/O
Conhecer o in-
terfaceamento do
robô com o meio,
saber monitorar
uma entrada e
acionar uma saída
Estudo de sistemas de in-
terfaceamento de entrada
e saída, instrução in e out
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
15b Periféricos
de I/O
(transporte
automá-
tico)
Ser capaz de ela-
borar programas
utilizando perifé-
ricos
Prática no robô didático
(transporte automático)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
16a Periféricos
de I/O
Saber implemen-
tar programas uti-
lizando I/O
Estudo de sistemas de in-
terfaceamento de entrada
e saída, instrução in e out,
enc
Questionamen-
tos teóricos
do assunto
Quadro
branco
16b Periféricos
de I/O
(Seleção
de Peças)
Ser capaz de ela-
borar programas
utilizando perifé-
ricos
Prática no robô didático
(seleção de peças)
Êxito na ativi-
dade prática
Eshed ER-
V
Computadores
17 Avaliação Avaliar a compre-
ensão dos conteú-
dos sobre robó-
tica
Atividade de avaliação
teórica individual
Avaliação
teórica
Quadro
branco
18 Oportunida-
de de Re-
cuperação
R1
Oportunizar a
recuperação
de competên-
cias ainda não
alcançadas
Atividade de recuperação
teórica/práticaAos alunos
que atingiram todas as
competências, atividades
práticas no robô didático
Avaliação
teórica /
prática
Eshed ER-
V
Computadores
19 Oportunida-
de de Re-
cuperação
R2
Oportunizar a
recuperação de
competências
ainda não al-
cançadas para
unidades de
estudos
Atividade de recuperação
teórica/práticaAos alunos
que atingiram todas as
competências, atividades
práticas no robô didático
Avaliação
teórica /
prática
Eshed ER-
V
Computadores
91
Apêndice C - Questionário Pré-Teste
Avaliação do VR Robotics
Questionário Pré-Teste
Data: __ /__ /____
Idade: ______ anos
Sexo: ( ) Masculino ( ) Feminino
Número do teste: _____
1. Em média, com que freqüência você utiliza o computador:
( ) diariamente
( ) mais de 3 vezes por semana
( ) de 1 a 3 vezes por semana
( ) 1 vez a cada 2 semanas
( ) 1 vez por mês ou menos
2. Quais sistemas você costuma utilizar no computador:
( ) Email (e.g. Outlook express)
( ) Editor de texto (e.g. Word)
( ) Planilha (e.g. Excel)
( ) Sistema de apresentação (e.g Powerpoint)
( ) Navegador (e.g. Internet Explorer)
( ) Sistemas de bate-papo
( ) Sistemas de discussão
( ) Jogos
( ) Outros: _______________________________________________________
3. Em geral como você se considera um usuário de computadores:
( ) Avançado ( ) Intermediário ( ) Principiante
4. Como você avalia a sua disposição em utilizar o computador:
( ) Gosto muito, e utilizo sempre que posso
( ) Gosto, mas não tenho muita chance de utilizar
( ) Não me incomoda utilizar o computador e o faço sempre que necessário
( ) Não gosto de utilizar e evito sempre que posso
92
( ) Não gosto e não utilizo nunca o computador
5. Você é familiarizado com o uso de Joystick de videogame?
( ) Sim ( ) Não
6. Você é familiarizado com o uso de um Teach Pendant para manipular robôs?
( ) Sim ( ) Não
7. Você possui algum problema visual?
( ) Não
( ) Astigmatismo
( ) Miopia
( ) Hipermetropia
( ) Presbicia / Presbiopia
( ) Outro ________________________________________________________
93
Apêndice D - Questionário Pós-Teste
Avaliação do VR Robotics
Formulário de Acompanhamento e Pós-Teste
Data: __ /__ /____
Número do teste: _____
1) Como você avalia a forma de interação com o ambiente?
( ) fácil ( ) médio ( ) difícil ( ) normal
Comentários: ___________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2) Em comparação com o Asimov, a união de todos os comandos de navegação e manipu-
lação do robô no Joystick tornou a interação fácil e/ou intuitiva?
( ) sim ( ) não
Porque? _______________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
3) Na sua opinião, em comparação com o Asimov, a detecção de colisão ajudou a melhorar
a percepção do ambiente?
( ) sim ( ) não
Porque? _______________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
4) Você acha que em relação à versão sem RV, os recursos de RV ajudaram na realização da
tarefa?
( ) sim ( ) não
Porque? _______________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
94
5) Você se sentiu confortável utilizando os equipamentos de RV?
( ) sim ( ) não
Porque? _______________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
6) Escreva aqui as observações, críticas, sugestões, etc.
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
95
Apêndice E - Documento de descrição dos testes
Testes de Avaliação do VR Robotics
Instruções para o Experimento
Introdução
Seja bem vindo! Muito obrigado por concordar em participar de nosso experimento. Neste
trabalho estamos explorando o potencial dos Ambientes Virtuais para a manipulação de robôs.
Você irá interagir em dois ambientes tridimensionais onde poderá controlar um robô Scorbot
ER VII e fazê-lo "pegar"e mover peças no ambiente.
Através deste experimento você estará nos ajudando a entender e a avaliar o potencial e a
facilidade de uso de diferentes tipos de dispositivos de realidade virtual. Durante o experimento
você usará um óculos de realidade virtual, através do qual verá o ambiente virtual.
Solicitaremos a você que realize certas tarefas utilizando o controlador do robô, semelhante
a um controle remoto, com o qual você poderá manipular objetos no ambiente virtual.
Ao final do experimento solicitaremos que você que responda a algumas questões sobre sua
impressão a respeito de sua experiência no ambiente virtual.
Gostaríamos ressaltar que, neste experimento, não estaremos avaliando você ou seu de-
sempenho. Estamos interessados, isto sim, em avaliar as técnicas de interação e a qualidade de
nosso ambiente.
O Experimento
O experimento em que você irá participar consiste de uma prática inicial onde você poderá
familiarizar-se com os equipamentos, com o ambiente virtual e com as técnicas de interação a
serem utilizadas. A partir disto você irá iniciar a execução de algumas tarefas.
O experimento deverá ser realizado duas vezes, sendo uma delas no software VR Robotics,
e a outra em um programa similar, chamado Asimov.
Primeiramente, você terá algum tempo para familizar-se com os programas e a seguir a
tarefa será iniciada.
A execução destas tarefas deve levar entre 35 e 40 minutos. Procure planejar a execução das
tarefas previamente e se, for o caso discuti-las com o pesquisador que o acompanhará durante
os testes.
96
Caso você se sinta enjoado, tonto ou com algum desconforto por causa do uso dos óculos,
pode retirá-lo e suspender a execução da tarefa a qualquer momento.
Ao final, solicitaremos que você preencha um questionário com suas impressões sobre a
execução das tarefas.
O ambiente para realização dos testes, exibido na Figura 1, possui do lado esquerdo duas
mesas giratórias, esteira e a mesa de experiência. Sobre as mesas encontram-se cinco peças que
deverão ser movidas pelo usuário.
O robô está no centro do ambiente virtual, sobre uma esteira, que deverá ser utilizada para
posicioná-lo ao alcance de todas peças contidas no cenário. Esta esteira está associada ao eixo
6 do robô.
Ainda existem outras cinco mesas giratórias, posicionadas no lado direito do ambiente.
Figura 1: Ambiente de testes
A tarefa a ser executada consiste em pegar cada uma das cinco peças do lado esquerdo, e
soltá-las sobre a mesa do lado direito que estiver mais alinhada à posição da qual a peça foi
pega.
Para manipular o robô durante a execução desta tarefa, o usuário deverá utilizar o Teach
Pendant.
97
Para que a tarefa seja realizada com a maior precisão possível, aconselha-se que sejam
seguidas algumas regras:
• as peças devem ser soltas o mais próximo possível do centro das mesas, realçados com
uma marca preta;
• a garra do robô deve ser fechada somente quando se desejar pegar uma peça;
• a garra do robô deve ser aberta somente quando a tentativa de pegar uma peça falhou, ou
para soltar uma peça sobre uma mesa do lado direito do cenário;
• uma vez que uma peça foi solta, a mesma não deve ser pega novamente, mesmo que o
posicionamento final não tenha sido satisfatório;
• a tarefa deve ser realizada o mais rapidamente possível, porém mantendo a qualidade ao
pegar ou soltar as peças.
Após a realização desta tarefa você responderá um questionário, visando a avaliação do am-
biente desenvolvido.
Mais uma vez, muito obrigado por participar!
Bom teste!
98
99
Apêndice F - Estatísticas dos testes dos usuários
Tabela 7: Estatísticas do VR Robotics - Monitor - Sem rastreamento - Sem Estereoscopia
100
Tabela 8: Estatísticas do VR Robotics - Monitor - Sem rastreamento - Com Estereoscopia
101
102
Tabela 9: Estatísticas do VR Robotics - HMD - Com estereoscopia - Com rastreamento
103
Tabela 10: Estatísticas do VR Robotics - HMD - Com estereoscopia - Sem rastreamento
104
Tabela 11: Estatísticas do VR Robotics - Tela de projeção - Sem rastreamento - Com estereoscopia
105
Tabela 12: Estatísticas do VR Robotics - Tela de projeção - Sem rastreamento - Sem estereoscopia
106
107
Tabela 13: Estatísticas do Asimov
Livros Grátis
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