Ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός ενδυόμενου συστήματος ανίχνευσης κίνησης για κιναισθητικά καθήκοντα σε περιβάλλοντα εικονικής πραγματικότητας

Μουρελάτος, Ανδρέας; Mourelatos, Andreas

dc.contributor.author	Μουρελάτος, Ανδρέας	el
dc.contributor.author	Mourelatos, Andreas	en
dc.date.accessioned	2018-07-13T11:37:46Z
dc.date.available	2018-07-13T11:37:46Z
dc.date.issued	2018-07-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47301
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15160
dc.rights	Default License
dc.subject	Εικονική πραγματικότητα	el
dc.subject	Ενδυόμενο σύστημα	el
dc.subject	Μικροεπεξεργαστές	el
dc.subject	Αδρανειακοί αισθητήρες	el
dc.subject	Κιναισθητικά καθήκοντα	el
dc.subject	Virtual reality	en
dc.subject	Wearable	en
dc.subject	Inertial measurement units (IMU)	en
dc.subject	Microprocessors	en
dc.subject	Sensorimotor tasks	en
dc.subject	Unity game engine	en
dc.subject	Body image	en
dc.subject	Body schema	en
dc.title	Ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός ενδυόμενου συστήματος ανίχνευσης κίνησης για κιναισθητικά καθήκοντα σε περιβάλλοντα εικονικής πραγματικότητας	el
dc.title	Development and evaluation of a wearable motion tracking system for sensorimotor tasks in VR environments	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανολογική μηχανική και τεχνολογία	el
heal.classification	Μικτή, διευρυμένη και εικονική πραγματικότητα	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/5c281cc25ddfbf0bf74fa43c945fa2adbe6bf2ea
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/f58e78c3747eb34e2ebd81c71131b52fedc0ddee
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-02-23
heal.abstract	Advances in computing, sensor and display technology mean that immersive virtual and augmented reality environments are becoming increasingly more realistic and affordable. Humans can now easily experience virtual environments (VEs) through visual means. However, in order to reap the full range of benefits these technologies can offer, it is of essence to provide the ability to control an avatar body within a VE and especially the upper limbs. The integration of arm movements in such environments both increases the immersion of the user, and opens new pathways for exploring and interacting with the VE. Moreover, it allows for increased capabilities in training and assisting humans in various tasks. Using three MPU9250 IMUs and an Arduino Nano microprocessor, we developed a wearable system for unobtrusively tracking the movement of the arm from the shoulder up to and including the palm. The system was used in conjunction with an Oculus Rift DK2 and an environment designed in the Unity Game Engine, to create a VE “shooting target practice” task. The above setting allowed a virtual arm to be completely controlled by the movements of the user’s arm in the real world with negligible lag. In this thesis a series of experiments will be presented, designed to determine whether the visibility of one’s limb movements in real time in a VE, improves the effectiveness in the execution of sensorimotor tasks within that environment. Extending from the above, we also explore the degree to which a human can assimilate a virtual representation of their arm with their body image, and subsequently incorporate this representation into their body schemas, as well as the speed and ease with which that assimilation occurs. The results of the experiments provide evidence on the effect of avatar arm visibility on the users’ performance and learning curve in the VE task. Visibility did not appear to have a significant effect on performance. Our assumption is that this is related to the nature of the experimental task. For this reason the experimental task was changed, allowing us to explore the diversification of the subjects’ strategy and results.	en
heal.abstract	Η πρόοδος της τεχνολογίας στους τομείς των υπολογιστών, αισθητήρων και συσκευών απεικόνισης καθιστά τα περιβάλλοντα Εικονικής Πραγματικότητας διαρκώς ρεαλιστικότερα και οικονομικότερα. Οι άνθρωποι μπορούν πλέον με ευκολία να εμβυθιστούν σε Εικονικά Περιβάλλοντα μέσω οπτικών μέσων. Ωστόσο, για να καταστεί εφικτή η πλήρης εκμετάλλευση των πλεονεκτημάτων που προσφέρουν αυτές οι τεχνολογίες, είναι σημαντικό να παρέχουν τη δυνατότητα ελέγχου ενός «εικονικού σώματος» εντός του περιβάλλοντος, και ιδιαίτερα των άνω άκρων. Η ενσωμάτωση της κίνησης των χεριών σε τέτοιου είδους περιβάλλοντα όχι μόνο αυξάνει την αίσθηση εμβύθισης του χρήστη στο περιβάλλον, άλλα ανοίγει νέες διόδους για την εξερεύνηση και διάδραση με το περιβάλλον. Επιπρόσθετα, διευρύνει τις δυνατότητες προσφοράς εκπαίδευσης και αρωγής ανθρώπων σε ποικίλα καθήκοντα. Χρησιμοποιώντας τρείς Αδρανειακούς Αισθητήρες Κίνησης (Inertial Measurement Units, IMUs) και έναν μικροεπεξεργαστή Arduino Nano, αναπτύξαμε ένα πλήρες σύστημα ανίχνευσης κίνησης του άνω άκρου, από τον ώμο έως και την παλάμη. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με μία κάσκα Oculus Rift DK2 και ένα περιβάλλον σχεδιασμένο με την Unity Game Engine για τη δημιουργία ενός καθήκοντος «σκοποβολής» σε Εικονικό Περιβάλλον. Το παραπάνω σύστημα επέτρεπε τον πλήρη έλεγχο ενός εικονικού χεριού εντός του περιβάλλοντος μέσω της κίνησης του χεριού του χρήστη στον πραγματικό κόσμο. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια σειρά πειραμάτων τα οποία σχεδιάστηκαν με σκοπό να διερευνηθεί εάν η ορατότητα των κινήσεων του χεριού εντός ενός Εικονικού Περιβάλλοντος αυξάνει την απόδοση του χρήστη σε κιναισθητικά καθήκοντα εντός του περιβάλλοντος αυτού. Επεκτείνοντας τα παραπάνω, διερευνούμε επιπλέον το βαθμό στον οποίο το άτομο μπορεί να αφομοιώσει μια εικονική αναπαράσταση του άκρου του στην αντιληπτή εικόνα του σώματός του, και στη συνέχεια να ενσωματώσει την αναπαράσταση αυτή στο ανάλογο κινησιακό σχήμα , καθώς και την ταχύτητα και ευκολία με την οποία συμβαίνει η αφομοίωση αυτή. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων παρέχουν στοιχεία σχετικά με την επίδραση της ορατότητας του χεριού στην επίδοση και την καμπύλη εκμάθησης στο καθήκον. Δεν παρατηρήθηκε σημαντική συσχέτιση ανάμεσα στην ορατότητα και την επίδοση. Η επικρατούσα υπόθεση ήταν ότι αυτό οφείλεται στη φύση του πειραματικού καθήκοντος. Για τον λόγο αυτό το καθήκον διαφοροποιήθηκε, επιτρέποντας τη διερεύνηση των αλλαγών στη στρατηγική και τα αποτελέσματα των χρηστών.	el
heal.advisorName	Ναθαναήλ, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ναθαναήλ, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαρμαράς, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Πόνης, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Βιομηχανικής Διοίκησης και Επιχειρησιακής Έρευνας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	81 σ.
heal.fullTextAvailability	true