VIRTUAL REALITY TOOLBOX Il Virtual Relity Toolbox permette di visualizzare e di interagire con le simulazioni di sistemi dinamici in un ambiente di realta virtuale a 3-D. Il toolbox collega MATLAB e Simulink mediante i grafici della realta virtuale, abilitando MATLAB o Simulink a controllare la posizione, la rotazione e le dimensioni delle immagini 3-D definite nell ambiente della realta virtuale. Il risultato e una rappresentazione animata in 3-D, attraverso la quale e possibile vedere la composizione e la realizzazione pratica di tutti i sistemi dinamici creati con Simulink CARATTERISTICHE PRINCIPALI: Collega i segnali dal Simulink al mondo della realta virtuale per controllarne alcune proprieta, per esempio il movimento degli oggetti nella realta virtuale. Include tool per vedere e costruire una realta virtuale. Produce registrazioni video che nei formati AVI e WRL. Interagisce con simulazioni in tempo reale. Include funzioni MATLAB per ripristinare e per modificare le proprieta del mondo virtuale. E possibile connetterlo a dispositivi hardware di input, quali il joystick, Magellan SpaceMouse e Logitech SpaceBall 5000. COLLEGAMENTO DA SIMULINK AL MONDO VIRTUALE: Il Virtual Reality Toolbox permette di collegare il modello Simulink ai file della realta virtuale attraverso un file standard di ricerca. Dopo aver realizzato il collegamento con un file del mondo virtuale, il toolbox fornisce un interfaccia per trasferire i segnali di Simulink, per controllare i parametri della realta virtuale, per le immagini e i progetti definiti in quel file. Mediante questo approccio e possibile controllare la posizione, la rotazione e la dimensione di un immagine utilizzata per rappresentare il movimento e la deformazione di un oggetto fisico. Si possono aggiustare la posizione e l orientamento di un immagine per riprodurre il movimento di oggetti nel mondo virtuale. 1
TOOLS PER VISUALIZZARE E PER COSTRUIRE I MONDI VIRTUALI: E possibile creare dei mondi virtuali guidati dall ambiente Simulink utilizzando lo standard Virtual Reality Modeling Language (VRML). Il Virtual Reality Toolbox fornisce un ambiente di lavoro completo,dotato di: un VRML editor per creare mondi di realta virtuale. un VRML viewer per mostrare mondi di realta virtuale. VRML EDITORS: Il V-Realm Builder nel Virtual Reality Toolbox permette di creare immagini di oggetti fisici utilizzando VRML. E anche possibile usare il Virtual Reality Toolbox con un interfaccia che segue gli standard VRML 97. Questa interfaccia permette di importare oggetti 3-D da molti pacchetti CAD, fornendo un processo efficiente per creare modelli visivi dettagliati. Esempio di utilizzo del VRML toolbox: 1. Aprite simulink cliccando l icona sull interfaccia di Matlab. 2. Nella colonna di sinistra della simulink Library Browser trovate il toolbox Virtual Reality e selezionarlo. 3. Trasportare VR Sink sul foglio(modello) di lavoro. 4. Cliccado aprite il box di VR Sink. 2
5. Cliccando nuovamente su New viene aperto il V. Realm Builder. 6. Creare un nuovo file di lavoro cliccando su New ( File -> New). 7. Sulla finestra di lavoro trovate tutte le icone di lavoro che rappresentano gli strumenti per creare/modificare la realtà virtuale (essenziali per questi primi progetti sono le icone presenti nell ultima riga). 8. Cliccando le icone inserite strumenti da utilizzare con i quali settare: dimensione e forma geometrica del corpo, punto di vista, ambiente circostante, informazioni sul moto del corpo, ecc. 9. Fondamentale inserire un Viewpoint e a discrezione i diversi tipi di luce. 10. Inserire le InfoNavigation. 11. Inserire un BackGround ; le informazioni relative allo sfondo vengono aggiunte sulla colonna di sinistra dalla quale è possibile apportare modifiche. Il colore del terreno è suddiviso in 3 zone (partendo dal basso), le quali possono essere aumentate e cambiate singolarmente Il colore del cielo (come x il terreno) è suddiviso in 3 zone le quali possono cambiare colore singolarmente 3
12. Inserire la forma geometrica del corpo. Proprietà del moto della forma geometrica Materiale fella forma (permette di scegliere i diversi colori ) Permette di modificare la geometria del corpo 13. Scelte le proprietà del corpo, salvare il progetto della realtà virtuale nella cartella di lavoro (verrà salvato con estensione.wrl). 4
Immissione della realtà virtuale creata nel progetto: 1. Aprire il blocco Vr Sink presente nello schema simulink. 2. Cliccare il tasto Browse e caricare il file del mondo virtuale precedentemente salvato. Scegliere le entrate che il blocco Vr Sink deve avere ( nel nostro caso Rotazione e Traslazione) 3. Cliccare su Apply e il la nostra rappresentazione virtuale è pronta. 4. Collegare le uscite dello schema simulink relative alla traslazione nell entrata translation.(nome del corpo). 5. Inserire dalle utilities di Virtual Reality Toolbox (dalla libreria di simulink) il box Rotation Matrix to WRML Rotation che permette di trasformare le 9 entrate della matrice di rotazione in un unica uscita compatibile cola rotazione del corpo nella realtà virtuale. 5
6. Il blocco Rotation Matrix to WRML Rotation deve essere collegato: in entrata alle 9 componenti della matrice di rotazione e in uscita al VR Sink nell entrata rotation.(nome del corpo). Il Simple Time indica la scansione del tempo di simulazione e permettere di decidere la velocita del moto del corpo (più è piccolo il valore e più lenta sarà la simulazione). 6
Per i più esigenti È possibile non accontentarsi di un Backgraund semplice come quello di default del V. Realm Builder. Se si vuole dare allo sfondo un aspetto più simile al mondo reale è possibile dare ad una piccola parte la forma di una montagna, di un lago o una strada e colorarla a nostro piacimento. Passi per creare un piccolo sfondo montano: 1. Una volta messo il Backgraund di base e scelto i colori più adatti, inserire una Griglia di Elevazione (Elevation Grid). 2. Cliccare sulla geometria della Griglia (nella colonna di sinistra sotto la voce Geometry). Da qui è possibile modificare la nostra griglia; si possono scegliere le dimensioni alzare e abbassare i livelli. 3. Ogni nodo della griglia può essere alzato o abbassato: selezionare la freccetta tra i tasti sovrastanti la figura e alzare o abbassare i nodi della griglia a nostro piacimento. 7
4. Nella seconda scheda (della stessa finestra: Elevation e Color) è possibile colorare la griglia per farla sembrare più reale. Il progetto sul corpo Rigido è il primo lavoro che affrontiamo inerente al nostro futuro lavoro di Ingegneri dell Automazione. Se pur il lavoro viene considerato completo anche senza la realizzazione in Realtà Virtuale, questu ultima è altamente consigliata per avere un riscontro visivo su ciò che succede al nostro corpo. Inoltre la realizzazione di una realtà virtuale basilare come quella descritta nei passaggi precedenti risulta molto semplice e veloce dando, allo stesso tempo, un grande effetto visivo a chiunque la guardi. Antonio Scrima Matteo De Petrillo 8