Project - Safety Factory - DE | Sébastien PASCAULT

SafetyFactory (2018)

Im Rahmen des Kurses Modellierung, Simulation und haptisches Rendering wurde von DEC Industrie ein Virtual-Reality-Simulationsprojekt vorgeschlagen. DEC Industrie entwickelt Lehrmittel für Fachleute, die die Arbeitsbedingungen in einem industriellen Umfeld nachbilden sollen. Das Unternehmen bietet auch Virtual-Reality-Trainingssoftwarelösungen für Studenten an.
Die Anwendung Safety Factory fügt sich in diesen Kontext ein und zielt darauf ab, das Bewusstsein der Benutzer für Sicherheitsfragen in industriellen Umgebungen zu schärfen. Sie wurde mit der Unity 3D-Grafik-Engine entwickelt und ausschließlich auf dem Virtual-Reality-Headset Oculus Rift eingesetzt.
In diesem Bericht gehen wir zunächst auf die multimodalen Aspekte unserer Anwendung ein. Im zweiten Teil werden wir die simulationsbezogenen Elemente analysieren. Anschließend gehen wir genauer auf den Inhalt und die Modellierung ein. Schließlich werden wir die verschiedenen Ebenen beschreiben und ein Benutzerhandbuch vorstellen.

Sébastien PASCAULT

Ingenieur: Informatiker - Automatiker - Infografiker

Spezialitäten: Mensch-Maschine-Schnittstellen - Mixed Reality - Serious Gaming - Unity 3D

Telefon: 06 31 10 01 56
E-mail: sebastien.pascault@outlook.com
Team: https://teams.live.com
Skype: live:sebastien.pascault

Über mich:

Als leidenschaftlicher Liebhaber digitaler Technologien und simulierter Umgebungen bin ich ständig auf der Suche nach Innovationen und Herausforderungen. Meine Leidenschaft für IT und Computergrafik hat mich während meines gesamten Studiums motiviert und motiviert mich auch heute noch, meine Karriere in der Softwareentwicklung fortzusetzen.

Lebenslauf:

I - KONTEXT:

1. Multimodale Aspekte:

Unter Multimodalität im Bereich der digitalen Simulation versteht man den Einsatz verschiedener kombinierter Ausdrucksformen bei der Bedeutungserstellung. Dazu gehören Sprache, Gesten, statische oder bewegte Bilder (interaktive Menüs), haptisches Feedback und Ton. Im Simulator wurden verschiedene multimodale Methoden eingesetzt, um die Benutzer zu unterstützen und ihnen die Interaktion mit der virtuellen Umgebung zu ermöglichen.

II - INHALT DER SIMULATION:

2. Kontrollraum und Portale:

Der Kontrollraum ist der rote Faden, der sich durch die Anwendung zieht. Um der Simulation ein wenig Originalität zu verleihen, wurden drei Teleporter in den Raum gestellt. Diese drei Teleporter fungieren als eine Art interaktives 3D-Menü. Nach der Initialisierung (über ein Bedienfeld) gewährt jeder Teleporter Zugang zu einer bestimmten Ebene und bringt den Benutzer an bestimmte Orte in der Szene.

Hinweis: Dieser Kontrollraum ist von der Anwendung "The Lab" inspiriert, die von Steam für sein HTC Vive-Headset entwickelt wurde und ein ähnliches interaktives Menü für den Zugriff auf die verschiedenen Szenen in ihrer Demo bietet.

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3. Hauptmenü:

Das Hauptmenü ist verfügbar, wenn die Simulation läuft. Dieses Menü hat eine Eröffnungsanimation und ermöglicht den Zugriff auf drei Panels, die eine bestimmte Menge an Informationen oder Funktionen enthalten.
1. Das erste Panel listet alle Befehle und Steuerelemente auf, die in der Simulation zur Verfügung stehen.
2. Das zweite Quatrat bietet zwei wesentliche Funktionen an, nämlich
- In den Kontrollraum zurückkehren, der den Zugang zu einer der drei verfügbaren Ebenen ermöglicht (siehe Teil 4).
- Führen Sie einen Reset der Simulation durch.
3. Das letzte Panel bietet einfach Zugang zu den Credits der Anwendung.

4. Benutzerhilfen:

Überall in der Szene sind mehrere Benutzerschnittstellen angebracht. Sie sollen den Benutzer leiten und ihm zeigen, welche Aktionen er ausführen oder welche Positionen er einnehmen muss, um in den verschiedenen Szenarien voranzukommen.
Zu den Benutzerhilfen gehören auch zwei Hologramme auf Handhöhe, die je nach Situation Anweisungen oder Befehle anzeigen können.

Abbildung. Anzeige der Tastenfunktion

Abbildung. Übersicht über die Handhologramme

5. Sicherheitsausrüstung :

Als Erinnerung an gute Sicherheitspraktiken in einer Fabrik und zur Sensibilisierung des Personals wurden der Szene 7 Ausrüstungsgegenstände hinzugefügt, die in industriellen Umgebungen am häufigsten vorkommen.
Da die betreffenden Geräte nicht im Modell enthalten waren, mussten wir sie größtenteils neu erstellen.

Im Folgenden finden Sie die Liste der Ausrüstungsgegenstände, die der Bühne hinzugefügt wurden:

- Schutzbrille (obligatorisch)
- Schutzmaske
- Handschuhe
- Sicherheitsschuhe (obligatorisch)
- Schutzhelm oder Kappe (obligatorisch)
- Akustikhelm
- Sicherheitsweste

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6. Feuerlöscher und Feuerarten:

Mit Hilfe des Fachwissens eines Feuerwehrmannes haben wir 3D-Modelle der 4 Arten von Feuerlöschern erstellt, die in professionellen Umgebungen am häufigsten verwendet werden. Brände unterschiedlicher Art und unterschiedlichen Ursprungs (Gaslecks, elektrische Störungen, brennbare Produkte usw.) wurden in der gesamten Szene platziert. So können sich die Einsatzkräfte in der Szene mit den einzelnen Feuerlöschertypen vertraut machen und deren Einsatz trainieren, um das Feuer zu löschen, für das sie geeignet sind.

III - VERSCHIEDENE EBENEN

In der Simulation wurde eine Reihe von drei Ebenen implementiert. Jede dieser Ebenen hat einen anderen Zweck.

1. Level - Ausrüstung:

Zur Erinnerung: Das Ziel dieser Ebene ist es, die Ausrüstung aufzulisten, die der Bediener am Arbeitsplatz haben muss. Die Ausrüstungsebene entwickelt sich wie folgt:
Nach der Teleportation in den Umkleideraum sieht der Benutzer einen offenen Spind, in dem er die verschiedenen Ausrüstungsgegenstände, die er für den Eintritt in die Fabrik benötigt, sehen und entnehmen kann.
Dazu muss der Benutzer die einzelnen Ausrüstungsgegenstände nacheinander benutzen. Befindet sich die Ausrüstung in der Nähe des Benutzers, wird sie automatisch ausgerüstet. Sobald alle 7 Ausrüstungsgegenstände ausgerüstet sind, erscheint der Ausweis des Bedieners und es ist möglich, die Fabrik zusammen mit dem Bediener zu betreten, indem man den Garderobenausgang benutzt.

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2. Level - Erkundung:

Dieser Level kann direkt gespielt werden, auch wenn der vorherige Level noch nicht abgeschlossen wurde (Sie können jederzeit über das Sekundärmenü in den Kontrollraum zurückkehren, um einen noch nicht gespielten Level zu starten).
Das Ziel dieses Levels ist es einfach, sich frei in der Szene zu bewegen und die verschiedenen Elemente der Fabrik zu entdecken. Der Teleporter, der den Zugang zu diesem Level ermöglicht, bringt den Benutzer zu einem ersten Arbeitsplatz, an dem der Roboter (der sich in der Mitte des Sicherheitskäfigs befindet) mit den Oculus-Joysticks gesteuert werden kann. Dazu muss sich der Benutzer in Höhe des Kreises auf dem Boden positionieren (Abbildung 31) und dann den Anweisungen folgen, die auf seinen Händen angezeigt werden.
Auf dieser Ebene kommt die Raycast-Teleportationsfunktion erst richtig zur Geltung, wenn Sie große Entfernungen überwinden wollen.
Beachten Sie jedoch, dass Sie den Schildern auf dem Boden folgen und vorsichtig sein müssen, wenn Sie den Palettenträger passieren.

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3. Level - Risiken:

Wie im Level "Exploration" müssen Sie auf Fußgängerüberwege achten und sich vergewissern, dass beim Überqueren der verschiedenen Straßen, die von Fahrzeugen befahren werden, keine Palettenträger vorhanden sind.
Nach dem Start des Levels ist ein komplettes Szenario zum Risikobewusstsein zugänglich.

Dieses Szenario beginnt mit einem Lernmodul, das den Benutzer mit den verschiedenen Arten von Feuer und den dazugehörigen Feuerlöschern vertraut machen soll.
Die Person, die in die Szene eintaucht, muss den Feuerlöscher auswählen, der der Brandklasse entspricht, die sie zu löschen hat. Eine Reihe von erklärten Bränden muss auf diese Weise in der Szene neutralisiert werden.

Schließlich steht ein letztes Modul zur Verfügung, das lediglich darauf hinweist, dass der Zugang zu einem Notausschalter nicht behindert oder blockiert werden darf, und zwar immer in einem Sicherheitskontext.

CAO, Unity3D, Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Blender

I - VERSCHIEDENE EBENEN DER KONTROLLE:

1. Bewegungen und Verlagerungen:

Für die Bewegung stehen zwei Steuerungsebenen zur Verfügung:
1. Die erste ist eine einfache Bewegung mit dem Steuerknüppel auf dem linken Controller. Diese Art der Bewegung hat zwei Nachteile: Erstens dauert sie zu lange, wenn Sie in der Anwendung große Entfernungen zurücklegen müssen, und zweitens verursacht sie bei längerer Verwendung die berüchtigte "Reisekrankheit".
2. Die zweite vorgeschlagene Bewegungsart ist ein Teleportationssystem mit einem Raycast und einem Zeiger auf dem Boden (eine in der virtuellen Realität übliche Bewegungstechnik). Auf diese Bewegungsfunktion kann man zugreifen, indem man den Stick des rechten Controllers nach oben drückt. Der Zeiger dient dazu, die Ausrichtung der Ansicht am Zielort zu bestimmen.

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2. Kontrollen:

An verschiedenen Stellen der Szene werden bestimmte Ereignisse verfügbar sein. Alle Schaltflächen und Auslöser ermöglichen es Ihnen, mit der Umgebung zu interagieren und die verschiedenen gewünschten Aktionen durchzuführen.
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3. Raycast und Menüs:

Für die Auswahl aus dem sekundären Menü wurde ein Raycast ausgewählt. Der betreffende Raycast erscheint beim Öffnen des Menüs, ist aber nur sichtbar, wenn die Menüoberfläche anvisiert wird; außerhalb des Erfassungsfeldes verschwindet er.
Wir werden nun einige Details über das betreffende Menü erläutern, die es uns ermöglichen, über alle in der Anwendung verfügbaren Benutzeroberflächen zu sprechen.

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II - ANIMATIONEN UND EREIGNISSE:

1. Animationen und Flux:

Auf der Bühne wurde eine Reihe von Ereignissen inszeniert:

1) Beginnen wir mit der detaillierten Animation der mechanischen Arme an den verschiedenen Stationen. Das Asset Final IK (Abbildung 16), das bei früheren Projekten verwendet wurde, wurde hier wiederverwendet, um die "inverse Kinematik" der mechanischen Arme zu erstellen. Mit diesem Asset lassen sich die verschiedenen Gelenke und Freiheitsgrade des Arms intuitiv und direkt in Unity einrichten. Das Einrichten dieser Art von Animation ist von Hand (mit CAD-Software wie Autodesk 3DMax oder Maya) ziemlich mühsam. Das Asset ist daher sehr praktisch und bietet leistungsstarke und robuste Algorithmen.

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2) Lassen Sie uns nun einige Details zur Animation der Arbeiter nennen. Die Arbeiter wurden mit Hilfe eines "NavMesh" (Abbildung 18) bewegt, einem in Unity verfügbaren Werkzeug, das wir im Unterricht kennengelernt hatten. Dies gab uns die Gelegenheit, dieses neue System zu entdecken und zu lernen, wie man es benutzt (insbesondere die Erzeugung der Navigationszone über die Registerkarte "Navigation" und die Verwendung von Hindernissen, um die Bereiche einzuschränken, die von menschlichen Avataren benutzt werden können).

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3) Die Animation des Palettenträgers verwendet das klassische Animationstool von Unity. Die Animation wird in einer Schleife gestartet, die beim ersten eisernen Vorhang beginnt und endet, wenn der Palettenträger den zweiten Vorhang erreicht hat

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2. Veranstaltungen:

Eine bestimmte Anzahl von Ereignissen tritt während der gesamten Simulation auf und hängt von ganz bestimmten Eingangsbedingungen ab, die mit dem auszuführenden Szenario zusammenhängen. So löst beispielsweise die Kollision mit einem sich bewegenden Palettenträger einen Sicherheitswarnhinweis aus, oder die Annäherung an einen Arbeitsplatz ermöglicht den Zugriff auf die Steuerung des Roboters.