V posledných rokoch sme svedkami fascinujúceho prelínania sa hraníc medzi reálnym a virtuálnym svetom. Vďaka rozsiahlym investíciám a rapídnemu vývoju technológií sa dnes môžeme stretnúť s dych berúcimi zážitkami, o akých sa donedávna snívalo len v tých najodvážnejších dielach science fiction. Tieto technológie menia spôsob, akým vnímame a interagujeme s naším okolím, a delia sa primárne na tri hlavné kategórie: virtuálnu realitu (VR), rozšírenú realitu (AR) a zmiešanú realitu (MR). Každá z nich ponúka unikátny prístup k modifikácii reality, pričom ich praktické využitie siaha ďaleko za hranice zábavného priemyslu.
Virtuálna Realita (VR): Ponorenie do Nových Svetov
Virtuálna realita (VR) je technológia, ktorá umožňuje používateľovi úplné ponorenie sa do počítačom generovaného, realistického trojrozmerného prostredia. Po nasadení VR headsetu sa pred očami používateľa otvorí virtuálny svet, v ktorom sa môže slobodne pohybovať, komunikovať a vykonávať rôzne akcie. VR znamená zažívať veci, ktoré naozaj neexistujú. Táto technológia produkuje realistické trojrozmerné prostredie, ktoré človek vníma ako skutočné.
Možnosti VR sú takmer neobmedzené. Používatelia sa môžu preniesť do minulosti, prechádzať sa centrom starovekého Ríma, alebo naopak, nazrieť do budúcnosti a pokochať sa výhľadom z monumentálneho mrakodrapu, ktorého výstavba je ešte len v pláne. Vedecké objavy sa posúvajú vpred vďaka možnosti navštíviť svety na mikro- i makroskopickej úrovni. Pre profesionálov prináša VR neoceniteľné benefity: vojaci a záchranári môžu absolvovať simulácie pohotovostných akcií, lekári precvičovať zložité operácie a športovci optimalizovať svoju prípravu pomocou pokročilých vizualizácií. V oblasti umenia a architektúry otvára VR nové inšpiratívne uhly pohľadu. V kombinácii s inými elektronickými zariadeniami je možné zažiť aj také adrenalínové zážitky ako lietanie či pilotovanie stíhačky v trenažéri.
Lídrami na trhu s VR headsetmi, ktoré obsahujú takzvané HMD (Head-Mounted Display) displeje, sú spoločnosti ako HTC a Oculus, ktoré sa snažia priniesť možnosť využitia VR v bežnejších podmienkach. Technológie ako VR sú pokračovaním procesu prispôsobovania toho, ako fungujú počítače, tomu, ako fungujú živé organizmy. Grafické užívateľské rozhrania nahradili potrebu všetko priamo kódovať, dotykové displeje pridali prirodzené ovládanie.
Rozšírená Realita (AR): Digitálna Vrstva na Reálnom Svete
Rozšírená realita (AR) funguje na odlišnom princípe ako VR. Nevyžaduje špeciálne elektronické zariadenia na úplné ponorenie, ale skôr „nanesie“ digitálnu vrstvu informácií na obraz skutočného sveta. Táto digitálna vrstva je zvyčajne zobrazovaná prostredníctvom softvérovej aplikácie v smartfóne alebo tablete. Typickými príkladmi AR sú aplikácie ako Google Translate / Lens, ktoré dokážu preložiť text priamo na fotografii, alebo populárna hra Pokémon Go, kde hráči hľadali a chytali virtuálne postavičky v reálnom prostredí.
AR umožňuje rôzne druhy vrstiev popisujúcich fyzický svet v bezprostrednom i vzdialenejšom okolí užívateľa. Hoci špeciálne zariadenia nie sú pre AR aplikácie nutnosťou, ich komfortnejšie používanie je možné na rozhraní okuliarov s priesvitným displejom a digitálnych zrkadlách, alebo s trojdimenzionálnymi projektormi. Dôležitou súčasťou AR zariadení sú senzory, ktoré umožňujú aplikáciám zbierať, analyzovať a zobrazovať dáta priamo v reálnom čase.
AR je technológia, ktorá prepája digitálne informácie s reálnym prostredím. Virtuálne objekty alebo informácie sú premietané do reálneho sveta, napríklad na displej chytrého telefónu, do špeciálnych AR okuliarov alebo do náhlavnej súpravy. Môže ísť o zobrazenie pokynov navigácie alebo o informácie pre servisných technikov. AR je „staršia“ technológia, s ktorou sa ľudia stretávajú na dennej báze už niekoľko rokov v mobilných aplikáciách.
Spôsob, akým funguje rozšírená realita, nevyžaduje, na rozdiel od VR, žiadne špeciálne elektronické zariadenia. Digitálna vrstva je na obraz skutočného sveta „nanesená” pomocou softvérovej aplikácie v smartfóne, alebo tablete. Typickými príkladmi AR sú známe aplikácie Google Translate / Lens, alebo napríklad hra Pokémon Go, ktorá si rýchlo získala veľa priaznivcov. Prvá z nich využíva objektív smartfónu pomocou, ktorého zameria text v cudzom jazyku, rozozná ho a preloží do iného jazyka. Rôzne druhy vrstiev popisujúce fyzický svet v bezprostrednom i vzdialenejšom okolí užívateľa sú rovnako populárne. Hoci špeciálne zariadenia nie sú pre AR aplikácie nutnosťou, viaceré z nich je komfortnejšie používať na rozhraní okuliarov s priesvitným displejom a digitálnych zrkadlách, iné zase s trojdimenzionálnymi projektormi. Dôležitou súčasťou AR zariadení sú aj senzory, vďaka ktorým sa aplikácie rozšírenej reality nemusia spoliehať na prísun dát, ale môžu ich sami zbierať, analyzovať a zobrazovať. Tento druh technológie kombinuje moderné citlivé senzory, kvalitnú optiku a výpočtovú silu do výslednej projekcie virtuálneho objektu v reálnom priestore, vrátane možnosti ovládať ho pohybom rúk.
Augmented Reality (AR) a Virtual Reality (VR) sú procesy, ktoré navzájom prepájajú realitu a virtualitu. Hlavný rozdiel spočíva v kontinue reality a virtuality: Augmented Reality rozširuje reálne prostredie o digitálne prvky, zatiaľ čo Virtual Reality vytvára kompletne umelé prostredie. Naproti tomu aplikácie s VR užívateľa izolujú od reálneho sveta a vťahujú ho do virtuálneho sveta, ktorý môže vnímať napríklad prostredníctvom náhlavnej súpravy. Kompletné prostredie, všetky objekty a podnety sú generované počítačom. Priestory a reálne objekty, ako je napríklad ruka užívateľa alebo zvonenie dverového zvončeka, sú virtuálne napodobnené a zmyslové vnímanie prebieha prostredníctvom virtuálneho sveta. Senzory a ovládače v ruke alebo rozpoznanie ruky prenášajú pohyby a gestá do virtuálneho sveta. AR a VR majú rôzne možnosti použitia v rôznych odvetviach a scenároch. Napríklad AR je možné použiť na udeľovanie interaktívnych pokynov alebo na zjednodušenie obsluhy strojov. AR a VR sa taktiež líšia stupňom ponorenia, teda úplného vtiahnutia do umelého sveta na základe perfektnej simulácie: Pre Virtual Reality je charakteristické hlboké ponorenie, pri ktorom užívateľ v ideálnom prípade prestáva vnímať, že sa nachádza v umelom svete. Záujemcovia sa tak môžu napríklad prechádzať novostavbou, hoci k nej zatiaľ existujú iba výkresy. Na pomedzí medzi AR a VR nájdeme čiastkové oblasti ako Augmented Virtuality (AV), Mixed Reality (MR) a Extended Reality (XR), v ktorých sa realita s virtualitou prelína v rôznej miere. Najmä v oblastiach kolaborácie, asistencie a učenia ponúkajú aplikácie s Augmented Reality množstvo výhod. Aplikácie s AR umožňujú užívateľom riešiť úlohy, ktoré by bez AR zvládnuť nedokázali, na vyriešenie ktorých by potrebovali špeciálne znalosti alebo ktoré by nemohli vykonať tak jednoducho a bezchybne. Rozšírená realita zlepšuje vnímanie reálneho sveta a zjednodušuje interakciu s ním. Technológia AR môže zamestnancom pomáhať zvládať kompletné úlohy rýchlejšie a presnejšie tým, že im poskytne vizuálne návody alebo doplňujúce informácie. Projekcia virtuálnych obsahov do reálneho sveta môže podnikom pomôcť pri vizualizácii rôznych scenárov a tým aj pri vývoji a zlepšovaní nových produktov alebo služieb. Záujemcovia si môžu vďaka systémom AR vyskúšať a zažiť produkty a personalizované ponuky ešte predtým, než si ich zakúpia. Zákazník môže napríklad použiť aplikáciu s AR na chytrom telefóne, aby sa pozrel, ako bude kus nábytku alebo technické zariadenie vyzerať v jeho vlastnom interiéri alebo či sa nové vozidlo zmestí do jeho garáže. Augmented Reality sa zameriava na optimalizáciu procesov v priemysle a v obchode. Priamo na mieste chýbajú väčšinou špeciálne znalosti, takže je spravidla často nevyhnutné privolať externých technikov. Vďaka zariadeniam s AR je aj menej technicky vyškolený personál schopný vykonávať preventívne údržbárske práce, predtým než dôjde k výpadku. Návody krok za krokom a digitálne pokyny pre zamestnancov, rovnako ako všetky dôležité detaily v podobe virtuálnych prvkov pre rýchlu a bezchybnú výrobu. Centrálne uložené znalosti sú k dispozícii každému zamestnancovi, bez ohľadu na to, kde sa práve nachádza. Pracovníci odbytu môžu obchodným partnerom a zákazníkom pomocou chytrého telefónu, tabletu alebo okuliarov predstaviť realistické náhľady produktov ešte skôr, ako sú tieto produkty vyrobené. Virtuálne exponáty je možné umiestniť, predstaviť a prezerať v reálnych priestoroch. Tým sa znižujú náklady na prepravu, pretože nie všetky vystavované diela musia byť fyzicky prítomné na mieste.
Zmiešaná Realita (MR): Symbióza Virtuálneho a Reálneho
Zmiešaná realita (MR) predstavuje pokročilejšie štádium rozšírenej reality, kde užívateľ zostáva plne prítomný v skutočnom svete, ale zároveň môže interagovať s virtuálnymi objektmi, ktoré sú do tohto prostredia realisticky premietané. MR technológie kombinujú moderné senzory, kvalitnú optiku a vysoký výpočtový výkon na vytvorenie projekcie virtuálnych objektov v reálnom priestore, pričom umožňujú aj ovládanie týchto objektov pohybom rúk.
Produktom, ktorý demonštruje potenciál MR, sú napríklad okuliare Microsoft HoloLens. Tieto umožňujú používateľovi zobrazovať holografické 3D predmety a manipulovať s nimi pomocou gest holých rúk. Najvzrušujúcejšie na MR sú však jej budúce aplikačné možnosti, ktoré sľubujú transformáciu mnohých priemyselných odvetví.
Keď si nasadíte okuliare Magic Leap, naskenujú miestnosť a takmer v reálnom čase vytvoria približný model miestnosti. Niektorí vývojári majú víziu o svete, v ktorom budeme všetci stále nosiť inteligentné okuliare alebo kontaktné šošovky, no tam sme sa ešte nedostali. Súčasné okuliare na rozšírenú realitu sú zvyčajne objemné a majú obmedzenú výdrž batérie. Okrem toho vás môže vyčerpávať snaha pochopiť 3D modely prekrývajúce to, čo reálne vidíte. Piloti stíhačiek potrebujú šesť týždňov takmer nepretržitého výcviku, aby sa naučili používať náhlavné súpravy bez toho, aby ich rozptyľovali prekrývajúce sa vrstvy. Okrem zameriavača používajú rozšírenú realitu prakticky len v noci, aby videli okolie. Objavuje sa aj otázka, či sú ľudia ochotní nosiť okuliare na AR ako súčasť každodenného života. Nechcem žiť vo svete, kde je moja realita takto sprostredkovaná.
Praktické Aplikácie a Budúcnosť Technológií Meniacich Realitu
Virtuálna, rozšírená a zmiešaná realita nie sú len futuristické koncepty, ale čoraz reálnejšie nástroje s obrovským potenciálom v rôznych oblastiach. Vzdelávanie prechádza revolúciou, kde výuka o starom Ríme už nemusí byť obmedzená na čítanie či pozeranie dokumentov, ale umožňuje virtuálnu prehliadku. Transformácia videozáznamov môže sprístupniť opakované priestorové prežitie minulých zážitkov.
V priemyselnej sfére prinášajú tieto technológie zásadné zmeny. Spoločnosti ako exe ponúkajú špičkové riešenia v oblasti VR a AR, ktoré menia spôsob, akým sa pracuje, učí a zažíva digitálny svet. Ich výskumné a vývojové aktivity prinášajú praktické riešenia pre priemysel, medicínu či vzdelávanie. Ella Platform, herno-priemyselný engine vyvinutý spoločnosťou Edgecom a.s., slúži ako pokročilý nástroj na vývoj virtuálnych tréningových systémov, softvéru na monitorovanie, projektovanie, riadenie a analýzy. Vyvíjajú sa pokročilé virtuálne a rozšírené realitné riešenia pre priemyselné školenia, údržbu a montáž.
Infinity VR a Infinity AR ponúkajú 2D a 3D (VR) režim hrania, ktorý umožňuje efektívne školenie v prispôsobenom 3D prostredí. Prepojenie s hardvérovými komponentami zaisťuje autentický zážitok pri údržbe strojov a zariadení, vrátane tréningov údržby komplexných robotických systémov. Aplikácia Infinity AR rozširuje možnosti školenia o mobilné aplikácie pre vzdialenú údržbu, kde pracovníci získavajú interaktívne inštrukcie v reálnom čase.
Príkladom je aj virtuálna prehliadka lakovacej pištole, ktorá ponúka podrobný popis jej konštrukcie a funkcií, pričom umožňuje aj detailný rozpad jej jednotlivých komponentov. Simulácia prebieha v realisticky vytvorenom priestore lakovacej bunky, kde je úlohou používateľa nalakovať tri rôzne tvarované komponenty. Počas procesu sú k dispozícii kombinované režimy zobrazenia v 2D a 3D, ktoré umožňujú plynulé prepínanie medzi rôznymi perspektívami. V pokročilej úrovni sa lakovanie vykonáva bez pomocných ukazovateľov, čo preverí osvojené zručnosti. Na záver sa vykonáva štatistické vyhodnotenie celého procesu, ktoré analyzuje presnosť a efektivitu lakovania. VR tréning mostového žeriava umožňuje operátorom osvojiť si ovládanie zariadenia v bezpečnom virtuálnom prostredí. Používateľ sa naučí presné manévrovanie, manipuláciu s nákladom a riešenie kritických situácií bez rizika poškodenia zariadenia či ohrozenia bezpečnosti.
Možnosť vidieť a vnímať veci inak je budúcnosťou konkurencieschopnosti strojárskych podnikov. Práve využitie a nasadzovanie novodobých technológií v podobe zobrazovania vo virtuálnej a rozšírenej realite dáva priestor testovať a odlaďovať návrhy rôznych budúcich výrobných systémov a robotizovaných pracovísk ešte v predvýrobnej etape projektovania. Veľkou výhodou napr. v prostredí VR je, že môžete testovať budúci výrobný systém, príp. robotizované pracovisko, testovať a odlaďovať, eliminovať kolízne stavy, vizualizovať dispozičný návrh budúcich výrobných hál, a to ešte len v procese výstavby budov a pod. Šetríte tým čas, ale predovšetkým aj financie, najmä v prípade možných kolízií.
V praxi, ak sa zameriame na strojársky resp. automotive priemysel, tak sa zvyčajne môžeme baviť o testovaní budúcich návrhov rôznych pracovísk zväčša v predvýrobnej etape. Čo sa týka rozšírenej reality, tá sa praxi skôr využíva v oblasti údržby, resp. rôznych manuálov k demontážnym a montážnym postupom, vizualizácií rôznych zariadení do zvoleného priestoru v rámci dispozičného riešenia a ”layoutovania” budúcich pracovísk práve v rozostavaných halách, príp.
Virtuálna realita sa v priemysle využíva najmä na exaktne vytvorené digitálne dvojča reálneho funkčného systému, kde si napr. oddelenie údržby bez nutnosti odstavovať reálny výrobný systém, môže testovať čo najefektívnejšie spôsoby, či už preventívnej údržby alebo generálnej údržby v rámci plánovaných odstávok. Všeobecne by som využitie v praxi videl nasledovných skupinách. Prvou je overovanie montážnych, alebo servisných operácií. Ide tu predovšetkým o operácie typu: Je možné to „zmontovať“? Je možné to „vidieť“? Je možné to „dosiahnuť“? Je možné to „vymeniť“? a pod., ďalšou oblasťou je validácia, meranie a testovanie nových návrhov, eliminácia kolíznych stavov.
Herný priemysel je asi najrozšírenejšia oblasť a primárne virtuálna realita bola pre tento účel aj vyvíjaná. Samozrejme tieto zážitky sú z virtuálneho prostredia umocňované v hernom priemysle aj s inými vnemami ako čuchom, sluchom, príp. pohybovaním užívateľa v nejakej sedačke.
Pre bežného koncového užívateľa, ktorému už dám vo finále VR headset na hlavu to môže prísť ako jednoduchá a zábavná vec. Avšak pre mňa ako tvorcu budúceho výrobného systému, alebo robotického pracoviska je to značne zložitejšia záležitosť. Musím samozrejme ovládať prácu v nejakom 3D CAD konštrukčnom softvéri. Základom celého zobrazovania vo virtuálnej alebo rozšírenej realite je dokonalá a vierohodná digitalizácia. Či už rôznych 3D modelov alebo simulačná vizualizácia procesov a pod. V neposlednom rade tvorba simulačných scenárov čo, kedy, kde a ako má robot odobrať, uchopiť, resp. za akých podmienok a pod. To všetko je vec a záležitosť zručností, ktoré sa snažíme našim študentom na študijnom programe Výrobné zariadenia a systémy odovzdať.
Technológie ako VR a AR sa aktívne využívajú aj ako učebné pomôcky. Študenti Materiálovotechnologickej fakulty STU v Trnave si môžu pozrieť svoje konštrukčné návrhy, vyskúšať si ako vyzerá ich výsledná simulácia, kde vznikajú možné kolízie, a čo by bolo dobré v ich návrhoch ešte upraviť či modifikovať. Na Ústave výrobných technológií sa využívajú softvéry s podporou zobrazovania vo VR, ako napríklad CAD softvér NX, RobotStudio, Process Simulate, Plant Simulation.
Záujem študentov o záverečné práce v oblasti využitia virtuálnej alebo rozšírenej reality je vysoký. Za posledné štyri roky bolo úspešne obhájených viaceré diplomové a bakalárske práce zamerané na AR a VR v praxi. Jednou z najzaujímavejších bola diplomová práca v spolupráci s firmou ABB, kde bolo vytvorené exaktné digitálne dvojča reálneho robotického montážneho pracoviska s automatickou výmenou efektorov. V prostredí VR boli vytvorené bezpečnostné komponenty, ktoré simulovali funkciu reálneho robotického pracoviska, vrátane bezpečnostných zón a alarmov.
Aktuálnym trendom v oblasti VR a AR je sledovanie ľudských končatín pomocou trackovacích zariadení na analýzu ergonómie pracoviska či jednotlivých póz človeka. Tieto trackery, ktoré sa upevňujú na telo (nohy, pás, hruď, lakte) a haptické ovládače v rukách, priamo zaznamenávajú pohyby používateľa a transformujú ich do virtuálneho avatara.
Budúcnosť tohto „virtuálneho“ sveta je nesmierne sľubná. Toto odvetvie za posledných 5 rokov nabralo neskutočný rozmach a rozvoj. Súčasné okuliare na rozšírenú realitu sa stále zdokonaľujú v kombinovaní reálneho prostredia a digitálneho obsahu. Hoci sme ešte nedosiahli víziu sveta, kde by sme neustále nosili inteligentné okuliare alebo kontaktné šošovky, vývoj smeruje k čoraz prirodzenejšej integrácii digitálneho obsahu do nášho každodenného života.
Rozšírená realita (XR) sa stáva realistickejšou a spolu s viacerými možnosťami využitia rôznych aplikácií zvyšuje využívanie technológie. Európa je veľmi silná na strane aplikácií a trh XR podporuje mnoho vynikajúcich malých a stredných podnikov (MSP), ktoré vyvíjajú vysokokvalitný softvér a hardvér. Približne 90 % všetkých spoločností pracujúcich na XR v Európe sú MSP. Európska komisia podporuje výskum a inovácie v európskom ekosystéme XR, čím zabezpečuje dodržiavanie európskych hodnôt. Vývoj technológií ako 5G/6G, dáta, umelá inteligencia, edge a cloud computing ponúka nové výkonné prostriedky pre XR.
Rozšírená realita je kombináciou virtuálnej reality (VR), rozšírenej reality (AR) a zmiešanej reality (MR). Tieto technológie sa používajú oveľa viac ako gamifikácia. V skutočnosti sa mnohé aplikácie XR vyvinuté dnes používajú v odvetviach, ako je výroba a stavebníctvo, kultúrne dedičstvo, cestovný ruch, odborná príprava a vzdelávanie, zdravotníctvo, reklama, pracovné procesy, priemyselné procesy, ale aj zábava, online obchod a stavebníctvo. Potreba kvalifikovaných pracovníkov v spoločnostiach, ktoré vyvíjajú aplikácie a hardvér, ako aj v odvetviach využívajúcich rozšírenú realitu exponenciálne rastie s očakávaným dramatickým nárastom na európskych trhoch s XR. Skúsenosti používateľov s technológiou XR sa stávajú čoraz pohlcujúcejšími. Myšlienka virtuálnych vesmírov alebo metaverz, kde by ste mohli bezpečne pracovať mimo veľkých strojov alebo sa stýkať so svojimi priateľmi, bola nedávno oživená. Metaverzum je počítačom generovaný vesmír s online 3D virtuálnym prostredím. V takýchto počítačových virtuálnych prostrediach sú európske základné hodnoty kľúčové pre zavádzanie tejto technológie vrátane rovnosti, nediskriminácie a začlenenia.
tags: #technologie #rozsirenej #reality