La tecnología
actual hace posible trasferir o trasladar a una persona a un ambiente diferente
sin ningún movimiento físico y crear la ilusión de interacción con el ambiente
artificial. Muchos han sido los trabajos y desarrollos alcanzados por ingenieros
y científicos durante las últimas seis décadas; la mayoría de estos avances
tecnológicos han sido realizados en los últimos diez años, sustentados en las
mejoras en la eficiencia computacional y la miniaturización de los dispositivos
sensoriales. La realidad virtual (VR, por sus siglas en inglés) ha sido utilizada
con éxito en diferentes campos, tales como la telemedicina y la robótica; los
primeros esfuerzos para utilizar aplicaciones de realidad virtual en la
industria, se dieron en el campo automovilístico y aeroespacial, así como en la
ingeniería de producción (Jimeno y Puerta, 2007).
Es preciso mencionar
que para que un sistema de realidad virtual sea efectivo debe permitir a la
persona o personas incluidas en el “mundo artificial”, manipular la información
percibida por sus sentidos; para esto se requiere de dos características:
presencia e interacción. La característica de presencia debe darle al usuario
la sensación de que este está envuelto en el ambiente simulado, es decir que el
usuario tenga la sensación de hacer parte del ambiente virtual (VE por sus
siglas en inglés) creado, algunos autores hacen una distinción entre presencia
e inmersión; como no es la intención aquí establecer si existe diferencia entre
estos términos, lo que se pretende dejar en claro es que el usuario, en lo posible,
no sea capaz de determinar qué es lo real y que es lo virtual, sin dejar de
lado que éste debe sentirse lo más confortable posible. En cuanto a la interacción,
tradicionalmente el usuario inmerso en un ambiente virtual ejecuta algunas
acciones e interactúa por medio de dispositivos físicos.
¿Realidad virtual
y diseño de productos? La complejidad del proceso de desarrollo de un producto
mecánico hace necesario, muchas veces, la construcción de varios modelos del
mismo producto para su uso en los diferentes estados del proceso de desarrollo.
Como el producto del diseño debe incluir una descripción geométrica detallada
del producto, es común que se requiera la construcción o desarrollo de
prototipos; tradicionalmente se han utilizado prototipos físicos los cuales se
han venido progresivamente cambiando por prototipos virtuales, aunque en
algunas ocasiones todavía es indispensable contar con un prototipo físico ya
que los prototipos virtuales desarrollados mediante computadoras aún tienen
falencias en cuanto a las posibilidades de interacción con ellos. Es bien
conocido que el uso de prototipos virtuales durante el desarrollo de productos
tiene muchas ventajas, entre las que se destacan: la reducción del tiempo de
desarrollo y los costos, la posibilidad de mantener en continua sincronización
el prototipo virtual y la evolución del diseño, permitir el uso de los
prototipos durante sesiones de diseño colaborativo con diseñadores apartados
geográficamente, y ayudar a establecer un diálogo permanente entre ingenieros
de diferentes áreas; por otro lado hay que mencionar también que los prototipos
virtuales solo constituyen una de las piezas de un sistema de realidad virtual,
por lo que estos prototipos deberán ser dotados y aumentados con otras
características para que con estas puedan configurar un sistema de realidad
virtual.
Hoy las
tecnologías VR ofrecen un enorme potencial para incrementar la comprensión del diseño
y la simulación de datos, lo que implica disminuir los porcentajes de error. El
uso incremental de herramientas de diseño digital de productos, especialmente
diseño asistido por computador (CAD) y de ingeniería asistida por computador
(CAE), ha reducido los tiempos de diseño; sin embargo la interface de usuario
está generalmente basada en pantallas, de modo que los modelos no son
generalmente representados en su tamaño real: el diseñador no tiene una idea
clara acerca de las dimensiones reales; por lo que, a pesar de las ventajas que
estos sistemas ofrecen a los diseñadores (funciones eficientes para la creación
de modelos y ensambles), una gran cantidad de tiempo de modelado es utilizada
para la navegación y selección de los objetos (Neugebauer et al., 2007), también tienen dificultades para permitir una
examinación interactiva y una manipulación directa de los modelos; razón por la
cual la realidad virtual es considerada muy útil en procesos de diseño asistido
por computador.
El
primer paso para implementar un sistema de realidad virtual aplicado al diseño,
es la construcción de los modelos geométricos y físicos de los objetos reales
para que puedan ser interpretados por el sistema VR. El dibujo y el detallado
3D manejando sistemas CAD se ha venido utilizando por años y es actualmente de
uso normal por los diseñadores en los diferentes campos de la industria; una
primera opción para la generación de los modelos geométricos para el sistema
VR, es entonces el uso de herramientas CAD; luego la información geométrica es
exportada desde el sistema CAD para ser representada en el sistema VR. El nivel
de detalle y de la calidad de información de los modelos dependerá de los
requerimientos funcionales y de desempeño del sistema VR y de las limitaciones
de recursos computacionales. Ya en el sistema VR, los diseñadores pueden
identificar errores o planear cambios para mejorar el diseño, estos son
marcados en la sesión VR, después de esto el diseñador debe regresar y retomar
el modelo CAD de escritorio para implementar los cambios.
Hoy
en día existen diferentes herramientas que sirven como interface entre el
sistema VR y el sistema CAD. El acople de un sistema CAD completo con un
sistema VR para modelar son alternativas aproximadas para integrar las tecnologías
VR dentro del proceso de diseño; en estas herramientas se ha puesto especial
atención a aspectos como la practicidad y la compatibilidad. La implementación
de una interface genérica permitiría definir un ambiente de diseño
independiente del sistema CAD utilizado.
[1] Jimeno A,
Puerta A, “State of the art of the virtual reality applied to design and
manufacturing processes” International
Journal of Advanced Manufacturing Technology (INT J ADV MANUF TECH ), vol.
33, pp. 866–874, 2007.
[2] Neugebauer R, Weidlich D,·Zickner H, Polzin
T, “Virtual reality aided design of parts and assemblies” International Journal for Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM),
vol 1, pp 15-20, 2007.
En próximas entregas se seguirá hablando de la realidad virtual y su aplicación específica al diseño.
Ing. Giovanni Torres Charry (c) 2014
Ing. Giovanni Torres Charry (c) 2014
