442 MECHANIK NR 7/2019

* Mgr inż. Dariusz Kalwasiński, dakal@ciop.pl, https://orcid.org/0000-0002-1176-6998 – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy,ZakładTechnikiBezpieczeństwa,PracowniaTechnikRzeczywistościWirtualnej,Warszawa,Polska

Przedstawiono najistotniejsze elementy nowego oprogra-mowania komputerowego do zmodyfikowanego symulatora suwnicy. Krótko scharakteryzowano sposób komunikacji użytkownika symulatora z obiektami suwnicy oraz sposób wy-świetlania obrazu ze środowiska. Przedstawione oprogramo-wanie jest istotnym elementem modyfikowanego symulatora, gdyż to od niego zależy realizm i płynność symulacji prowa-dzonej przez użytkownika.SŁOWA KLUCZOWE: symulator przenośny, suwnica, oprogra-mowanie

The article presents the most important elements of a new computer software functioning in a modified overhead crane simulator. The article briefly defines the ways of communi-cation between the overhead crane simulator’s user and the overhead crane objects and display of images from the virtual environment. The software hereby presented is a crucial ele-ment of the modified simulator, as it impacts realism and flu-ency of the simulation process conducted by the user of the simulator.KEYWORDS: mobile simulator, overhead crane, computer software

Wprowadzenie

Symulatoryniezastąpiąwpełnitradycyjnychszkoleńpraktycznychnarzeczywistychmaszynach,mogąjedy-niewspieraćtenproces.Daneliteraturowe[1,2]iwłasnedoświadczenia [3,4] pokazują, że wspomaganie szko-lenia symulatoremnie tylkowpływa na uatrakcyjnienieszkolenia,aletakżeskracajegoczasizmniejszakosz-ty (zwłaszcza gdy w szkoleniu stosuje się prawdziwemaszyny). Pozwala również na szybsze opanowanieprzez operatora umiejętności obsługi danej maszyny(stacjonarnej, przenośnej lubmobilnej) bez obaw o jejzniszczenie. Dodatkową korzyścią jest możliwość sy- mulacji niebezpiecznych zjawisk dynamicznych, takichjakutrataładunku,uderzenieładunkiemwobiektśrodo-wiskaitp.Tegotypućwiczeńniemożnaprzeprowadzićwrzeczywistychwarunkachzewzględunawymogizwią-zanezbezpieczeństwem.Artykuł jest kontynuacją prac nadmodyfikacją symu-

latorawirtualnejsuwnicy,któryopracowanowCIOP-PIB[4,6]wwersji laboratoryjnej.Symulatoropartona tech-nice rzeczywistości wirtualnej (VR), która pozwala nazanurzenieużytkownika(osobyszkolonej)wśrodowiskuwirtualnym.

Wwersjilaboratoryjnejsymulatorskładasięz:●aplikacjikomputerowejśrodowiskawirtualnego,●siedziskadlaużytkownikasymulatora,●dwóch paneli sterowniczych do sterowania wirtualnąsuwnicą,●oprzyrządowaniaVR(gogliVRistacjonarnegosystemuśledzeniaruchuużytkownikawrazzsensoramiruchu).Przedstawionodziałaniaobejmującemodyfikacjęopro-

gramowaniadosymulatorasuwnicy.Omówionojegonaj-ważniejszeelementyorazsposobykomunikacjiużytkow-nikaz tymoprogramowaniem.Położonodużynacisknamodyfikacjęoprogramowania,gdyżjestonoistotnymele-mentemsymulatora.Odniegozależyrealizmipłynnośćsymulacji po zanurzeniu się w środowisku wirtualnym (np.zapomocągogliVR).

Oprogramowanie symulatora suwnicy

Przedprzystąpieniemdomodyfikacji oprogramowaniawykonano kilka testów weryfikujących proces symulacjiużytkowaniawirtualnejsuwnicy.Podczastestówzwraca-nouwagęna:●płynnośćsymulacji(tj.poruszającychsięlubprzemiesz-czającychsięwśrodowiskuwirtualnymobiektów),●płynnośćobrazuwyświetlanegowgoglachVR,●inicjowanewśrodowiskuwirtualnymzdarzeniawypad-kowe.Przeprowadzono również konsultacje z instruktorami

prowadzącymi szkolenia przyszłych operatorów suwnicorazzsamymioperatoramisuwnic.Konsultacjepozwoliłyokreślić oczekiwania odnośnie do symulatora oraz jegooprogramowania.Zaproponowano wiele zmian wpływających na zgod-

nośćprocesusymulacjiobsługiwirtualnejsuwnicyzrze-czywistymprocesemorazzprogramemszkoleniaopera-torówsuwnic.Wśródtychzmianznalazłysię:●możliwośćwyświetlaniaśrodowiskanaekranach,anietylkowgoglachVR,●zwiększenierealizmuśrodowiska,takabywyświetlanyobrazbyłbardziejwyrazisty,●wyostrzeniekształtówobiektówśrodowiska,zwłaszczaznajdującychsięwbliskimotoczeniuoperatorasuwnicy.Z tych powodóww ramach prac nadmodyfikacją sy-

mulatora przygotowano nowe oprogramowanie kompu-terowe,prezentująceśrodowiskowirtualnewpostacihaliprodukcyjno-magazynowej(rys.1b),wktórejprowadzonyjestprocessymulacjiobsługisuwnicy.

Oprogramowanie do symulatora wirtualnej suwnicyComputer software of virtual overhead crane simulator

DARIUSZ KALWASIŃSKI * DOI:https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.7.51

lacji(np.zawysokolubzaniskotransportowanyładunek,przekroczenieliniiciągukomunikacyjnego,niedozwolonytransportładunkunadstanowiskiempracy).

Komunikacja użytkownika ze środowiskiem

Komunikacjaużytkownikasymulatorasuwnicyzopro-gramowaniem odbywa się z wykorzystaniem pulpitusterowniczego,składającegosięzdwóchpaneliumiesz-czonych po obu stronach siedziska (rys.2).W ramachmodyfikacji wymieniono jedynie joysticki analogowe,którezastąpionojoystickamizpotencjometrem.Joystickitezostałyodpowiedniooprogramowane,tj.opracowanonowy algorytmumożliwiający pobieranie sygnału z joy-sticków.Przemieszczanieelementówskładowychsuwnicy(mo-

stu,wózkatrawesy,kabiny, trawersyzhakiemlubelek-tromagnesem) odbywa sięwwynikuwychylenia drążkadźwigni joysticka (do przodu, do tyłu lub na boki). Na-tomiast prędkość przemieszczania się tych elementówjest uzależnionaod stopniawychylenia tegodrążka (imwiększewychylenieodpołożeniazerowego,tymwiększaprędkośćobiektu).Pozostałeelementysterownicze i ich

Środowisko wirtualne

W nowo opracowanym środowisku wirtualnym wyko-rzystano wiele zagadnień i rozwiązań funkcjonującychwoprogramowaniuprzedmodyfikacją [5,6],np.zacho-wano gabaryty środowiska wirtualnego, sposób obsługiwirtualnej suwnicy (interakcję użytkownik–elementy ste-rownicze), interakcję instruktora w procesie symulacji,scenariusze zadań realizowanych podczas symulacji,możliwość inicjowania zdarzeń wypadkowych w wynikubłędu popełnionego przez użytkownika oraz procedurępodejmowaniaiodstawianiakoszyzudziałemhakowego.Tezagadnieniazostałynanowooprogramowane iuzu-pełnione o elementy usprawniające ich funkcjonowanie,takiejak:●poprawionoobiektywyposażenia,byzwiększyćrealizmśrodowiska (zwłaszczaobiektyznajdującesięwpobliżuoperatorasuwnicy),●zwiększono możliwości pobierania, transportowaniai odstawiania ładunków (np. podejmowanie dowolnegoładunkunahaliiodstawianieładunkówwdowolnymmiej-scuhali),●poprawionowspomaganiehakowegonietylkopodczaspodejmowania ładunku, lecz także przy odstawianiu ła-dunkunapoluodkładczym,●dodanomożliwośćwyświetlania komunikatówo zaist-niałymbłędzie,popełnionymprzezużytkownika,lubzda-rzeniuwypadkowymzaistniałympodczassymulacji.Woprogramowaniuzawartorównieżnowescenariusze

zadań realizowanych podczas symulacji (np. transportkoszynapojazdciężarowylubdługichwiązeknastano-wiskapracy)orazdołożononowezdarzeniawypadkowe(np.utrataładunkuwwynikuzerwaniasięłańcucha)lubsytuacjeniebezpieczne,mogącezaistniećpodczassymu-

Rys.2.Siedziskozpulpitemsterowniczymsymulatorasuwnicywwersjiprzenośnej

Rys.1.Wygenerowanykomputerowoobrazześrodowiskawirtualnego:a)przedmodyfikacjąib)pomodyfikacji(noweoprogramowanie)

a)

b)

Rys.3.Rozmieszczenieekranówprzedużytkownikiemsymulatorasuw-nicywwersjistacjonarnej

MECHANIK NR 7/2019 443

444 MECHANIK NR 7/2019

świetlaniaobrazunadużychekranachpozwolinaszybkieutożsamieniesięużytkownikaześrodowiskiem,acozatymidzie–zprowadzonąsymulacją.

* * *

Publikacja opracowana na podstawie wyników IV eta-pu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w latach 2017– –2019 w zakresie zadań służb państwowych przez Ministerstwo Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

LITERATURA

[1] PortouliV.,BekiarisE.,BoetsS.,HenrikssonP.,“Comparativeeva-luationoftrainingmethodsinimprovingdrivers’understandingaboutthe functionalities and potential limitations of ADAS”. Proceedings of European Conference on Human Centred Design for Intelligent Transport Systems.France,2008.

[2] “VirtualRealityGoestoSchool”.New York Times,2012,http://www.nytimes.com/2012/05/20/automobiles/virtual-reality-goes-to-school.html?_r=1.

[3] KalwasińskiD. „Praktyczny testsymulatorasuwnicywaspekciesy-mulacjiwrażeniadotyku (Practical testofoverheadcranesimulatorinthecontextofthesenseoftouchsimulation)”.Mechanik.7(2014):285–294[CD],http://www.mechanik.media.pl/archiwum.html.

[4] Saulewicz A., Myrcha K., Kalwasiński D. „Stosowanie wirtualnegosymulatora podnośnikowego wózka widłowego do szkolenia ope-ratorów(Applicationofvirtual forkliftsimulator for thetrainingof theoperators)”. X Szkoła Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji.WAT,Jurata,maj2006:223–230.

[5] Kalwasiński D., FilipekD. „Narzędzie komputerowe dowspomaga-niaszkoleńoperatorówsuwnic(Computertooltosupporttrainingsofoverheadcraneoperators)”.Mechanik.7(2013):297–306[CD].

[6] KalwasińskiD.„Przenośnysymulatorsuwnicydowspomaganiaszko-leniaoperatorówsuwnic–koncepcja”.Mechanik.7(2018):609–611,DOI:https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.7.99. ■

interakcje z obiektami suwnicy zostały oprogramowanenanowo,aleniezmienionoichfunkcji.Noweoprogramowanieumożliwiawyświetlanieobrazu

zprocesusymulacjinakilkumonitorach:●naekranachgogliVR(symulatorsuwnicywwersjiprze-nośnej–rys.2),●naekranieinstruktora,●na czterech dużych ekranach symulatora suwnicywwersjistacjonarnej(rys.3).Opracowane oprogramowanie jest jednakowe dla sy-

mulatorawobuwersjach.Różnijenatomiastsposóbwy-świetlaniaobrazuześrodowiska.

Weryfikacja wykonanego oprogramowania

Oprogramowanieśrodowiskawirtualnegozostałopod-daneweryfikacji.Wtymceluopracowanolistękontrolną,któraobejmowałazagadnieniadotyczące:●wirtualnegośrodowiska,●procesu obsługi wirtualnej suwnicy, w tym interakcjipomiędzy elementami sterowniczymi a przypisanymi imfunkcjami,●scenariuszy (zadań) symulacji i sytuacji niebezpiecz-nychmogącychzaistniećpodczassymulacji,●rejestratoraprocesusymulacji(rys.4).Pozwoliło to określić, czy wykonano wszystkie zapla-

nowaneprace.Zaobserwowanenieprawidłowościzostałypoprawione.

Wnioski

Wartykule przedstawiono pokrótce nowe oprogramo-wanie, które jest istotnym elementem modyfikowanegosymulatora.W dużej mierze to od niego i wykonanychobiektówzależyrealizmipłynnośćsymulacjiprowadzonejprzezużytkownikanasymulatorze.Wpołączeniuz rze-czywistympanelemsterowniczymigoglamiVRwpływatonawiększeodczuwanierealizmupozanurzeniusięużyt-kownikaw tymśrodowisku.Natomiastwprzypadkuwy-

Rys.4.Fragmentwydrukuzrejestratoraprocesusymulacjiobejmującydaneozaistniałychsytuacjachniebezpiecznych