{"id":700,"date":"2016-12-29T18:19:12","date_gmt":"2016-12-29T18:19:12","guid":{"rendered":"http:\/\/multimedia.uoc.edu\/blogs\/rv\/?p=700"},"modified":"2016-12-29T18:19:12","modified_gmt":"2016-12-29T18:19:12","slug":"espanol-simulacion-y-asistencia-de-experimentos-en-entornos-de-microgravedad","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/multimedia.uoc.edu\/blogs\/rv\/es\/2016\/12\/29\/espanol-simulacion-y-asistencia-de-experimentos-en-entornos-de-microgravedad\/","title":{"rendered":"Simulaci\u00f3n y asistencia de experimentos en entornos de microgravedad"},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/d3vv6lp55qjaqc.cloudfront.net\/items\/2V020r2M3k2x1u1K1E1r\/portada.jpg?X-CloudApp-Visitor-Id=5084\" alt=\"Portada: Pr\u00e1ctica realidad virtual\" \/><\/p>\n<p><strong>Autor:<\/strong> Javier Alonso G\u00f3mez<\/p>\n<hr \/>\n<h2>Descripci\u00f3n<\/h2>\n<p>Para la realizacio\u0301n de estos experimentos es muy importante el correcto entrenamiento por parte de los t\u00e9cnicos que los vayan a realizar. Ya que aunque estos son cienti\u0301ficos especialistas en sus a\u0301reas no siempre tienen el conocimiento espec\u00edfico sobre el experimento en cuestio\u0301n que deben realiza. De ahi\u0301 la importancia del entrenamiento previo para evitar, en la medida de lo posible, los errores\u00a0que puedan surgir durante el mismo y asegurar la calidad de los resultados obtenidos.<\/p>\n<p>Adema\u0301s de un correcto entrenamiento y debido a la gran carga cognitiva que sufren en un entorno en microgravedad, ya sea en una c\u00e1psula u otros entornos en ca\u00edda libre es muy importante la simulaci\u00f3n de todos los procesos que se vayan a realizar durante el experimento. Tambi\u00e9n es importante la posibilidad de tener un entorno de realidad mixta que le asista durante la realizacio\u00f3n del experimento, de ah\u00ed la doble finalidad de este entorno de realidad mixta que deber\u00eda servir tanto para la simulacio\u0301n de experimentos en ca\u00edda libre, mediante la simulaci\u00f3n de herramientas y procesos, asi\u0301 como de asistente durante la realizaci\u00f3n de los mismos.<\/p>\n<p>Ya que este tipo de experimentos se realizan en cabinas similares de las cabinas de flujo laminar denominadas MSG (Microgravity Science Glovebox) nos permiten tener un espacio donde vamos a poder controlar la posicio\u0301n de todos los elementos, asi\u0301 como el mapeo de estos y sus movimientos dentro del entorno.<\/p>\n<p>La realizacio\u0301n de estos experimentos se va a desarrollar dentro de un sistema de realidad mixta manipulativo por lo que es importante disponer de un espacio controlado mediante sensores, donde se pueda experimentar aprovechando las ventajas de la realidad mixta en casa paso. Esto permite a los usuarios disponer de un asistente en cada paso del experimento, identificando los objetos necesarios en cada uno de ellos y avisando de los posibles problemas y malos h\u00e1bitos. Tambi\u00e9n permite el entrenamiento en la realizaci\u00f3n de estos experimento mediante el uso de la realidad mixta pudiendo simular contenedores (matraces, pipetas con diferentes materiales, ya sean l\u00edquidos o s\u00f3lidos, siempre en entornos de seguridad.<\/p>\n<p>Algunas de las tecnolog\u00edas usadas son:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter\" src=\"https:\/\/cl.ly\/1f3b0l1H2E1z\/download\/hololens.png\" alt=\"Hololens\" \/><\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"http:\/\/www.xbox.com\/en-US\/xbox-one\/accessories\/kinect\">Sensor Kinnect 2<\/a>:<\/strong> Usamos los sensores de luz estructurada de las Kinect 2 para mapear y detectar los objetos que est\u00e1n presentes dentro del \u00e1rea de experimentaci\u00f3n en la cabina de flujo laminar.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter\" src=\"https:\/\/cl.ly\/2n3g2F433v24\/download\/kinnect.png\" alt=\"Kinnect\" \/><\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/www.microsoft.com\/microsoft-hololens\/en-us\">Hololens<\/a>:<\/strong> El objeto principal de este sistema es l a interacci\u00f3n a trav\u00e9s de su <em>HMD<\/em> para ofrecer asistencia al usuario. Tambi\u00e9n nos permite a\u00f1adir una capa de interacci\u00f3n basada en gestos, comandos de voz, as\u00ed como controlando los objetos que se encuentran dentro del campo de visi\u00f3n del dispositivo.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter\" src=\"https:\/\/cl.ly\/021W0x03313K\/download\/leapmotion.png\" alt=\"Leap motion\" \/><\/p>\n<ul>\n<li><strong><a href=\"https:\/\/www.leapmotion.com\/\">LeapMotion<\/a>:<\/strong> Usamos dos sensores leap motion para detectar las manos del usuario, as\u00ed como para \u00a0definir las interactuaciones de este con los objetos. La raz\u00f3n de los dos sensores es simple. El \u00e1ngulo de visi\u00f3n es de 120\u00ba en vertical con un m\u00e1ximo de 60cm a cada lado del eje del dispositivo. Con el objetivo de evitar las zonas muertas que se producen en los l\u00edmites del espacio de medici\u00f3n (por debajo de los 30\u00aa) y para mejorar la calidad de medici\u00f3n. Tambi\u00e9n el uso de dos dispositivos nos permite su integraci\u00f3n en cabinas de flujo laminar m\u00e1s anchas.<\/li>\n<\/ul>\n<hr \/>\n<h2>Referentes<\/h2>\n<p>Para realizar esta pr\u00e1ctica se ha partido de un caso de uso analizado en la PEC1 relativo al uso de la realidad virtual en el entrenamiento espacial.<\/p>\n<p>La NASA lleva desde 1991 experimentando con la realidad virtual para la integraci\u00f3n de esta dentro de sus esquemas de entrenamiento para astronautas. Despu\u00e9s de pasar por varios sistemas que van, desde el visor Datavisor de N-Visi\u00f3n, pasando por desarrollos internos, hasta el uso de modelos actuales como HTC Vive y Hololens para este tipo de actividades (<a href=\"http:\/\/www.popsci.com\/nasa-video-shows-hololens-being-used-on-space-station\" target=\"_blank\">http:\/\/www.popsci.com\/nasa-video-shows-hololens-being-used-on-space-station<\/a>). Y actualmente debido a los recientes avances en tecnolog\u00edas de VR est\u00e1 empezando a experimentar con la realidad mixta como una manera de enriquecer estos entrenamientos.<\/p>\n<p>Dentro de este contexto se analiz\u00f3 en la PEC1 y despu\u00e9s de visualizar las pruebas que se est\u00e1n haciendo en este sentido en la NASA se procedi\u00f3 a desarrollar el concepto de un prototipo que ayudase en las tareas de experimentaci\u00f3n. Obviamente para esto primero se realiz\u00f3 un an\u00e1lisis del estado del arte para buscar posibles pruebas de concepto actuales que validasen la viabilidad de la propuesta. Ejemplo de esto son los casos de uso con HTC Vive y Manus VR (<a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=fSrD5SWOfk8\" target=\"_blank\">https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=fSrD5SWOfk8<\/a>), O la plataforma de integraci\u00f3n para las actividades extra-vehiculares o EVA con el simulador kinest\u00e9sico KAMFR (Kinesthesis Appplication of Mechanical Force Reflection, <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=LHbhVJ_nP68\" target=\"_blank\">https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=LHbhVJ_nP68<\/a>).<\/p>\n<p>Una vez analizadas estas pruebas de concepto se ide\u00f3 un sistema que facilitar\u00eda la realizaci\u00f3n de los experimentos cient\u00edficos, mediante un sistema de realidad aumentada para asistencia y simulaci\u00f3n de los procesos. Este sistema servir\u00eda para su entrenamiento ya sea en condiciones de ca\u00edda libre o en la tierra, siendo adem\u00e1s aplicable en cualquier entorno de laboratorio.<\/p>\n<hr \/>\n<h2>Mejoras<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter\" src=\"https:\/\/cl.ly\/2i1f1W1G0O39\/Avatar_VR_.jpg\" alt=\"Avatar VR\" \/><\/p>\n<ul>\n<li><strong>Alternativas a LeapMotion, Guantes VR:<\/strong> El uso de leapmotion puede plantear problemas debido a los problemas de oclusi\u00f3n producidos por objetos e incluso por la superposici\u00f3n de las manos. Una alternativa al uso de los sensores LeapMotion, aunque m\u00e1s cara, ser\u00eda el uso de guantes de realidad virtual tipo <a href=\"https:\/\/manus-vr.com\/product\" target=\"_blank\">ManusVR<\/a> o los producidos por la empresa Espa\u00f1ola <a href=\"https:\/\/www.neurodigital.es\/\" target=\"_blank\">Neurodigital Technologies <\/a> denominados <a href=\"https:\/\/www.neurodigital.es\/avatarvr\/\" target=\"_blank\">Gloveone\/Avatar VR<\/a>. Estos guantes nos permitir\u00edan a\u00f1adir m\u00e1s precisi\u00f3n en el an\u00e1lisis de la posici\u00f3n de las manos y de los objetos. Tambi\u00e9n nos evitar\u00eda los problemas producidos por las lecturas err\u00f3neas, la interferencia con otras fuentes de luz y los errores de oclusi\u00f3n producidos por objetos u otras partes del cuerpo que se interponen entre el sensor y la mano. Adem\u00e1s estos guantes nos permitir\u00edan a\u00f1adir una interfaz h\u00e1ptica limitada para poder percibir texturas, el peso de los objetos, etc&#8230; .Recordemos que TODOS los elementos que entran dentro de la cabina de flujo laminar han de estar desinfectados para evitar problemas de contaminaci\u00f3n cruzada dentro de la cabina de flujo laminar. Este era uno de los argumentos a favor del uso de los sensores Leapmotion, sin embargo el uso de estos guantes no plantea problemas, ya que su reducido tama\u00f1o permite su uso con guantes de nitrilo. Adem\u00e1s, en el caso de los AvatarVR, su tejido es lavable y antibacteriano lo que amplia los m\u00e1rgenes de seguridad para la prevenci\u00f3n de problemas de contaminaci\u00f3n. Si acaso su \u00fanico inconveniente podr\u00eda ser su alto precio. respecto a las versiones m\u00e1s b\u00e1sicas. A\u00fan as\u00ed opciones m\u00e1s b\u00e1sicas como el <a href=\"https:\/\/www.neurodigital.es\/gloveone\/\">Gloveone<\/a>\u00a0(tambi\u00e9n de Neurodigital Technologies) o el <a href=\"https:\/\/manus-vr.com\/product\">Manus\u00b7VR <\/a>ser\u00edan tambi\u00e9n viables.<\/li>\n<\/ul>\n<hr \/>\n<h2>Resultado final<\/h2>\n<p>El resultado final de esta pr\u00e1ctica se puede ver en el siguiente <a href=\"https:\/\/vimeo.com\/197331557\">prototipo en Vimeo<\/a><\/p>\n<p>https:\/\/vimeo.com\/197331557<\/p>\n<p>El bucle principal de la aplicaci\u00f3n, definido como un diagrama de estados, ser\u00eda el siguiente:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter\" src=\"https:\/\/d3vv6lp55qjaqc.cloudfront.net\/items\/011i162F123h312F0I1L\/bucle%20principal.png?X-CloudApp-Visitor-Id=5084\" alt=\"Diagrama de estados del bucle principal\" \/><\/p>\n<hr \/>\n<p><strong>M\u00fasica:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"https:\/\/www.jamendo.com\/album\/151446\/positive?language=es\">Positive<\/a>, Akashic Records (Creative Commons)<\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Fotos:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Para uso no comercial seg\u00fan la gu\u00eda de uso de medios de la NASA (<a href=\"https:\/\/www.nasa.gov\/multimedia\/guidelines\/index.html\">https:\/\/www.nasa.gov\/multimedia\/guidelines\/index.html\u00a0<\/a>)<\/li>\n<li><a href=\"https:\/\/youtu.be\/nw3yix3XomY?t=113\">3D Object recognition and tracking with Kinnect<\/a>, John Zubizarreta<\/li>\n<li>Las fotos de los dispositivos esta\u0301n extra\u00eddas de las pa\u0301ginas oficiales correspondientes de cada uno.<\/li>\n<li>Cabina de flujo laminar imagen: Michigan State University, Department of Pharmacology &amp; Toxicology B407 &#8211; Station #1, EACI Laminar Flow Hood<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autor: Javier Alonso G\u00f3mez Descripci\u00f3n Para la realizacio\u0301n de estos experimentos es muy importante el correcto entrenamiento por parte de los t\u00e9cnicos que los vayan a realizar. 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