Визуально-силовой горнолыжный тренажерный комплекс

В. П. Алёшин, С. В. Клименко, Д. Д. Новгородцев, Ю. С. Астахов, В. А. Белокрынкина, А. Е. Бобков, М. И. Бородина, И. П. Казанский, В. А. Никишкин, В. А. Петрухин, П. В. Труфанов
Московский физико-технический институт (государственный университет)

Работа поддержана грантом РФФИ 08-07-00399 «Исследование и разработка человеко-машинных интерфейсов с силовой обратной связью» и посвящена весьма актуальной для прикладного применения задаче исследований человеко-машинных интерфейсов с высокой степенью визуального погружения человека в виртуальную сцену действия и реалистичной симуляцией силовой нагрузки на обучающегося. Существующие тренажеры либо не обладают визуальной оболочкой (например, центрифуги для подготовки космонавтов, фитнес тренажеры), либо не обеспечивают высокий уровень динамических ускорений (пилотажные и водительские тренажеры, игровые тренажеры).

В рамках разработанной ранее универсальной программной среды моделирования и отображения (рендеринга) трёхмерных объектов и сцен в реальном масштабе времени, предназначенной для формирования приложений виртуального окружения, создаётся конкретный набор программных объектов, реализующих задачи тренажеров со сложными динамическими трёхмерными сценами. Такие тренажеры найдут применение в оборонных приложениях, в задачах обучения космонавтов, в медицине, спорте, развлечениях и т. д. В проекте разрабатывается технология построения виртуального окружения для тренажеров сложной динамики движений. В качестве силовой платформы, имитирующей биомеханические особенности движений сложной координации, выбран активный тренажер Российской компании SkyTec Interactive. Этот тренажер позволяет воспроизводить центростремительные ускорения до 2g по задаваемой управляющему компьютеру программе.

Разрабатываемая система состоит из следующих подсистем:

— подсистема приёма данных от сенсоров тренажера о положении тренирующегося;
— подсистема вычисления динамических характеристик тренирующегося (его положения в виртуальной сцене, ускорения, скорости);
— подсистема рендеринга визуальной обстановки, видимой тренирующимся;
— подсистема передачи данных в систему управления имитатором рельефа;
— подсистема трекинга тренирующегося на имитаторе рельефа;
— подсистема рендеринга виртуального тренирующегося (аватара);
— подсистема синтеза звуковых эффектов и др.