Simuladores virtuais e suas aplicações

O avanço tecnológico e a redução dos custos dos equipamentos para desenvolvimentos de jogos têm dado condições de evolução para criação de simuladores virtuais. Simuladores virtuais são equipamentos capazes de reproduzirem atividades reais no ambiente virtual. Hoje, diversas áreas estão usando esta tecnologia como medicina, psicologia, engenharias, entre outras.

A questão é como desenvolver o simulador virtual. Na realidade não é fácil. Exige conhecimentos em várias áreas, com formação em cursos superiores de engenharias como: Elétrica, Mecânica e Computação. O projeto de simulador para montagem de motor de combustão interna, por exemplo, começa com a definição dos requisitos, limitações e restrições. Definindo projeto como sendo o bloco do motor, pistão, biela e manivela para ser montado em uma oficina, as peças devem ser criadas e exportadas para o ambiental virtual. Utilizando-se conhecimentos de profissional de design gráfico, poderá realizar a modelagem das peças (blocos, etc.) descritas acima com software 3ds MAX, C4D, Blender, Maya entre outros. A modelagem da sala de montagem para ser usada como laboratório, poderá utilizar os softwares descritos acima ou software de construção civil como, software AutoCAD Civil 3D.

O Universo que este laboratório está contido como: céu, sol, terrenos, chuvas, fogo, ventos entre outros, poderão ser modelados com os softwares: UNITY, UDK, GAME STUDIO 3D. O software para desenvolvimento da lógica do simulador pode usar o UNITY. Este software é apropriado para elaboração do cenário, seja do jogo ou simulador virtual. Neste ambiente UNITY, importa-se todos os modelos desenvolvidos, geralmente com extensão do tipo FBX. A criação do cenário para montagem do motor virtual, teremos a importação da sala (laboratório), bloco do motor, pistão, biela e manivela. Todas as peças importadas terão variáveis associadas a elas, contendo seis graus de liberdades cada peça. O terreno, chuvas, fogos, faíscas, atritos, colisões, ventos e sol serão criados dentro do ambiente de jogos, neste caso UNITY. A criação do cenário é apenas uma parte para desenvolvimento do simulador virtual. A lógica de montagem do motor é desenvolvida através de linguagem de programação como C/C++, C# entre outras. O manuseio das peças para montagem deverá ser utilizada com luvas sensoriadas.

As luvas poderão ser desenvolvidas ou compradas e serão utilizadas para obter os movimentos dos dedos. Algumas luvas possuem 5 a 14 sensores de movimentos dos dedos. Além destes sensores de movimentos dos dedos, também necessita do sensor com seis graus de liberdades para detecção de movimentos das mãos: translação e rotação. Os movimentos dos pés também se fazem necessários o uso dos sensores de seis graus de liberdades e do sistema microcontrolado. O mesmo raciocino também é valido para obtenção dos movimentos do quadril e da cabeça. Os sinais dos movimentos dos dedos, mãos, pés, cabeça e quadril devem ser enviados para as respectivas variáveis dentro do ambiente do simulador. A comunicação entre o microcontrolador utilizado para aquisição de sinais dos movimentos e o computador, tablete e etc. pode ser feita via wifi, zigbee, usb, RS232 ou Bluetooth.

Estes movimentos reais devem corresponder ao movimento virtual dentro do simulador. Ao aproximar a mão de um objeto, biela, por exemplo, o programa do jogo através do comando de colisão, poderá movimentar a peça em seis graus de liberdades. O simulador pode se compilado para rodar em diversos sistemas operacionais como: Windows, Mac OS/X, Linux; iOS (iPad, iPhone, iPod), Android; PS3, Xbox 360, Wii entre outros. Todavia, poderá desenvolver o seu próprio sistema embarcado utilizando o microcontrolador S5PV210 da Samsung.

Evidente que projetos de simuladores de voos, simuladores de máquinas pesadas são necessários conhecimentos de acionamentos de motores elétricos, sistemas hidráulicos e pneumáticos para criação da base de sustentação da cabine. Nesta aplicação, conhecimento da modelagem dinâmica da plataforma Stewart de seis graus de liberdade e da teoria de controle são fundamentais para êxito do projeto.

por prof. Dr. Ivando S. Diniz, docente do curso de Engenharia de Controle e Automação da UNESP – Sorocaba, pesquisador de simuladores virtuais e projeto e desenvolvimento de sistemas embarcados.

Fonte: Jornal Cruzeiro do Sul