Dotknąć VR
Gogle VR pozwalają odbierać wirtualną rzeczywistość za pomocą wzroku, słuchu i poczucia równowagi, ale jak sprawić, by uzupełniając te zmysły o dotyk, jeszcze głębiej zanurzyć się w wirtualnym świecie? To pytanie postawili sobie studenci Politechniki Śląskiej, którzy opracowali rękawicę taktylną, pozwalającą poczuć elementy wirtualne. Kolejna grupa pracująca nad tym projektem poszła o krok dalej i stworzyła inżynierską grę VR.
Jesteś członkiem załogi lecącej na Marsa. Niestety wasz statek ulega wypadkowi i żeby wyjść cało z opresji musisz go naprawić – to zarys fabuły gry stworzonej w całości przez studentów kierunku Mechatronika na Politechnice Śląskiej. Gracz musi popisać się nie tylko zręcznością, ale także podstawową wiedzą inżynierską, żeby odpowiednio zamknąć wszystkie zepsute układy statku kosmicznego. Na głowie gogle VR, na dłoni specjalna rękawica taktylna, prototyp, który powstał dzięki pracy dwóch zespołów studentów, w ramach dwóch edycji projektów Project Based Learning.
– Nie spodziewałem się, że efekt będzie tak imponujący – nie szczędzi pochwał swoim podopiecznym dr inż. Paweł Kowol z Katedry Mechatroniki Wydziału Elektrycznego, opiekun i pomysłodawca pierwszego projektu. – To już trzeci projekt PBL wokół tego tematu. Pierwszy zespół opracował część taktylną rękawicy, drugi przełożył ruch palców na kontakt z VR – były to zalążki środowiska wirtualnego. Obecny zespół skupił się na rozwinięciu aspektów związanych z wirtualną rzeczywistością.
Studenci zaczęli od burzy mózgów, podczas której uzgodnili, że sterując rękawicą taktylną będą układać klocki mechatroniczne w wirtualnym świecie, co pozwoliłoby zaprezentować działanie rękawicy oraz to, że dzięki niej można poczuć poszczególne, wirtualne elementy. Ambitna grupa szybko jednak doszła do wniosku, że ich pomysł wzbogaciłaby warstwa fabularna i tak zrodził się pomysł z misją na Marsa. Młodzi ludzie zaczęli tworzyć własną grę, wykorzystując nie tylko wiedzę teoretyczną, ale także rozwijając swoje wcześniejsze zainteresowania.
– Od dawna interesowałem się tym jak powstają gry, dlatego narzędzie, którego użyliśmy, czyli silnik Unity, było mi już dość dobrze znane – mówi Paweł Misztal w zespole zajmujący się projektowaniem gry. – Zdecydowaliśmy, żeby użyć stylu Low poly, który jest dość prosty, a co więcej, pewne gotowe modele można kupić w Internecie. Wykorzystaliśmy jeden taki zestaw do budowy naszego statku kosmicznego. Sami rozbudowywaliśmy grę dodając nowe elementy oraz mechaniki, jakie chcieliśmy w grze zaimplementować.
Efektem pracy studentów jest pełnoprawna gra VR, która z powodzeniem mogłaby zostać umieszczona, na przykład w serwisie typu Steam. Do sterowania, zamiast pada, służy rękawica taktylna, czyli angażująca dotyk w postrzeganiu wirtualnej rzeczywistości.
– Rękawica umożliwia dotknięcie wirtualnej rzeczywistości, której elementy są nie tylko obserwowalne, ale stają się namacalne – tłumaczy dr inż. Paweł Kowol. – Kiedy chwytamy coś w wirtualnej rzeczywistości, układ blokowania w chwycie pęsetowym blokuje w pewnym momencie palec wskazujący i kciuk i czujemy opór. Pod opuszkami palców znajdują się poduszki z cieczą magnetoreologiczną, zmieniającą swoją lepkość w polu magnetycznym, dzięki czemu podczas chwytania odczuwamy tę zmianę twardości. Połączenie układu zatrzymania ruchu palców z układem wzbudzenia cieczy magnetorelolgicznej jest rozwiązaniem nowatorskim.
Na zdjęciu od lewej: Szymon Nocoń, Mateusz Soboniak, Paweł Misztal, Kamil Nędza, Błażej Siejka, Dominik Berger, dr inż. Paweł Kowol
– Jestem bardzo zadowolony z efektów naszej pracy, w pewnym stopniu poczułem też ulgę, że się udało, bo to był naprawdę duży projekt – mówi Mateusz Soboniak, odpowiedzialny za część elektryczną, związaną z rękawicą VR. – Jesteśmy trzecim zespołem, który pracował nad rękawicą. Dążyliśmy do poprawy komfortu używania naszego prototypu, a oprócz stworzenia gry mającej aspekt edukacyjny, dodaliśmy jeszcze aspekt badawczy – możemy sprawdzać wpływ pola magnetycznego na czujniki pomiaru siły.
Praca zespołu odbywała się pod czujnym okiem wykładowców z różnych wydziałów uczelni, a także z pomocą eksperta z zewnątrz, doradzającego młodym ludziom jak poradzić sobie z zagadnieniami dotyczącymi VR. Taki model nauczania to wyzwanie nie tylko dla studentów, ale także dla prowadzących.
– Praktycznej wiedzy nie da się w pełni przekazać podczas wykładów czy ćwiczeń – podkreśla dr inż. Wacław Banaś z Wydziału Mechanicznego Technologicznego, opiekun studentów podczas realizacji projektu. – W trakcie prowadzenia zajęć nic mnie nie zaskakuje, wszystko jest opracowane, natomiast praca przy tym projekcie wiązała się ze swojego rodzaju zagadką. Zdarzało się, że studenci zaskakiwali mnie jakimś pytaniem i musiałem się wysilić, aby im odpowiedzieć. Jednak w taki sposób o wiele lepiej prowadzi się zajęcia, bo widok studentów czerpiących radość z nauki, sprawia wykładowcy wielką przyjemność. W trakcie prowadzenia wykładów mam czasami wrażenie, że część osób słucha, część nie, natomiast tutaj informacje chłonęli jak gąbki – dodaje.
Swój zapał do pracy potwierdzają także studenci. W ramach projektu PBL, by zdobyć 15 punktów ECTS, poświęcili nieporównywalnie więcej czasu niż gdyby uczęszczali na regularne zajęcia.
– Zgadza się, często pracowałem nad projektem w domu, nawet gdy nie musiałem, po prostu nie mogłem się doczekać, aż rozwiążę jakiś problem – spostrzeżenia wykładowcy potwierdza Paweł Misztal. – Efekt daje niesamowitą satysfakcję, jestem dumny, że brałem udział w tym projekcie.
– Wrażenia są piorunujące, szczególnie ogrom pracy, jaki studenci włożyli w ten interdyscyplinarny projekt – mówi dr inż. Dariusz Buchczik z Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki. – Projekty PBL mają w swoim założeniu wpisaną interdyscyplinarność oraz nauczanie ukierunkowane na studenta, w odróżnieniu od sposobu, w którym nauczyciel ex cathedra przekazuje wiedzę. Tu studenci sami uczą się rozwiązywania problemów, a nauczyciel pomaga im przez nie przebrnąć.
Efektem tego sposobu nauczania, a może raczej współpracy naukowej, jest nie tylko gra inżynierska z rękawicą taktylną, ale także cenne doświadczenie, jakie zdobyli uczestnicy projektu PBL.
– Z przyjemnością patrzyłem, jak stykali się z pewnymi niuansami techniki, z którymi nie spotkaliby się na zajęciach, jak uczyli się je rozwiązywać. Zyskane umiejętności, jak praca w grupie, dostosowanie się do rygorów czasowych, to wartości, jakich nie zdobędą w ramach tradycyjnego kształcenia, a to z pewnością zaprocentuje w przyszłości – dodaje dr inż. Kowol.
Wykładowca zachęca podopiecznych, by chwalili się efektami swoich prac, szczególnie tak ambitnych, jak ta. Z kolei studenci widzą dalsze możliwości rozwoju projektu, choćby rozbudowania gry. Jest więc prawdopodobne, że praca nad projektem będzie kontynuowana w przyszłości.
