ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(98)/2014

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(98)/2014 Marcin Januszka 1 WSPOMAGANIE PROJEKTOWANIA I EKSPLOATACJI ROBOTÓW MOBILNYCH Z ZASTOSOWANIEM TECHNIK POSZERZONEJ RZECZYWISTOŚCI 1. Wstęp Od wielu lat podejmowane są próby wspomagania różnych etapów istnienia maszyn i urządzeń poprzez zastosowanie technik komputerowych. W ostatnich latach coraz szersze zastosowanie znajdują techniki poszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR). Techniki AR, jako przykład technik komputerowych stosowanych do wspomagania człowieka w trakcie realizowania przez niego różnych czynności są niezwykle interesujące. Pozwalają one łączyć komputerowo generowany świat (wirtualny) ze światem rzeczywistym (w którym znajduje się użytkownik), w taki sposób, aby stanowiły one jedno zsyntezowane środowisko. Coraz bardziej powszechne zainteresowanie technikami AR wiąże się z korzyściami jakie one ze sobą niosą przede wszystkim możliwością dodania do tego, co odbieramy własnymi zmysłami, informacji płynących z baz danych i/lub wiedzy. Zamiast całkowicie zastąpić świat otaczający człowieka sztucznym wirtualnym światem (jak ma to miejsce w przypadku np. wirtualnej rzeczywistości), AR umożliwia wzbogacenie tego świata poprzez dodanie potrzebnych informacji i wiedzy, które mogą zwiększyć pewność działania człowieka [4]. Od kilku lat systemy poszerzonej rzeczywistości znajdują coraz szersze zastosowanie w wielu dziedzinach życia i techniki. W literaturze opisywane są pewne próby zastosowania systemów poszerzonej rzeczywistości w dziedzinie projektowania i eksploatacji. Są to prace prowadzone przez nieliczne ośrodki naukowe. W zakresie wspomagania procesu projektowo-konstrukcyjnego prowadzone są prace dotyczące: systemów współpracy grupowej podczas tworzenia oraz modyfikacji modeli 3D w przestrzeni trójwymiarowej (National University of Singapore) [14], nowoczesnych systemów wizualizacji stosowanych podczas opracowania środka technicznego (University of Southern California) [10], systemów pozwalających na porównywanie elementów rzeczywistych z wirtualnymi modelami (TU München) [12], systemów do wspomagania projektowania i tworzenia dokumentacji rysunkowej skomplikowanych systemów rurowych (HITLab New Zeland, Purdue University, University of Sydney) [1], systemów wspomagających projektowanie ergonomiczne na potrzeby przemysłu samochodowego, lotniczego i astronautyki (University of Otago) [13]. Również w zakresie wspomagania procesów eksploatacji urządzeń prowadzone są pewne prace. Opracowany przez S. Feiner, B. MacIntyre i D. Selignamm system KARMA (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance) wykorzystuje regułową reprezentację wiedzy dotyczącą procesu obsługi eksploatacyjnej drukarek [2]. Inny prototypowy system do wspomagania obsługi pojazdów wojskowych przedstawiają autorzy w [3]. Także w Polsce, w Instytucie Techniki Górniczej KOMAG, 1 Dr inż. Marcin Januszka, Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Śląska 91

prowadzone są prace dotyczące wspomagania procesów utrzymania ruchu w górnictwie. Autorzy proponują nowoczesne rozwiązania, których zastosowanie pozwoli na skuteczne wspomaganie uczestników procesu utrzymania ruchu maszyn górniczych, dzięki skutecznemu stosowaniu wiedzy i systemów AR [11, 15]. Prowadzone (przedstawione powyżej) prace nie są ściśle związane z procesami projektowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych, które mają swoją specyfikę i w pewnych aspektach różnią się od procesów dla typowo mechanicznych układów. Prace w zakresie wspomagania projektowania i eksploatacji układów mechatronicznych, a szczególnie robotów mobilnych są więc istotnym problemem podjętym przez autora. Od kilku lat w Instytucie Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Śląskiej prowadzone są badania w zakresie zastosowania technik do wspomagania procesu opracowania środków technicznych i dalszych etapów ich istnienia [6, 9]. Jak wynika z prowadzonych badań szczególne korzyści może nieść stosowanie technik AR w projektowaniu oraz eksploatacji urządzeń mechatronicznych, w tym robotów mobilnych [5, 8]. Korzyści w stosowaniu technik AR do wspomagania projektowania mechatronicznego wynikają ze specyfiki tego procesu, który najczęściej jest realizowany jako proste składanie z istniejących rozwiązań lub adaptacja istniejących rozwiązań z uzupełnianiem o istniejące elementy, rzadziej natomiast jako opracowywanie całkowicie nowych układów. Wiele zadań realizowanych w trakcie procesu opracowania robota mobilnego uznać można tym samym za rutynowe, a stosunkowo rzadko za kreatywne (twórcze). Ze względu na taki charakter procesu projektowego robotów mobilnych wiele zadań wymaga dostępu do wiedzy specjalistycznej. Istotne są więc środki pozwalające pozyskać i prezentować zgromadzoną wiedzę do wspomagania uczestników procesu projektowania robota mobilnego [7]. W tym zakresie szczególną rolę pełnić mogą techniki AR. Odpowiednia wiedza jest także niezwykle przydatna do wspomagania eksploatacji takich urządzeń. W tym przypadku techniki AR stwarzają możliwość dostarczania osobom dokonującym eksploatacji niezbędnych informacji (instrukcji uruchomienia, obsługi, serwisu itp.) bez potrzeby zmiany ułożenia głowy i odwracania uwagi. Informacje mogą być wyświetlane przed użytkownikiem dokładnie w tym samym miejscu, w którym dokonuje on czynności obsługowych i dokładnie w chwili wystąpienia zapotrzebowania na taką informację. W dalszej części artykułu autor przedstawia zastosowanie technik AR w procesach projektowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych oraz korzyści wynikające z takiego sposobu przeniesienia komunikacji z płaszczyzny tekstowej na obrazową. 2. System wspomagania projektowania i eksploatacji Istotą wspomagania w opracowanym systemie jest dostarczanie człowiekowi wiedzy, która może być interpretowana i stosowana przez niego w procesie projektowania i/lub eksploatacji robotów mobilnych. W procesie tym użytkowane są metody i środki informatyczne (komputerowe) pozwalające wzmocnić możliwości twórcze uczestników tego procesu. Aby można było wykorzystać system komputerowy do wspomożenia rozwiązania problemu to problem ten powinien być algorytmiczny. Na etapie wykorzystania systemu projektant, konstruktor czy też serwisant (lub grupy tych osób) wyposażony w wyświetlacz HMD zintegrowany z kamerą prowadzi prace mające na celu opracowanie środka technicznego lub czynności związane z obsługą tego środka (obsługa operatorska, obsługa serwisowa itd.) (rys. 1) [8]. System 92

AR działa w oparciu o pewną wiedzę zapisaną w bazie wiedzy. Jego działanie może sprowadzać się do prezentacji odpowiednio reprezentowanej wiedzy. W bliskim otoczeniu użytkownika wyświetlane są komputerowo generowane obiekty reprezentujące wiedzę projektową czy eksploatacyjną związaną z danym środkiem technicznym. Takie komputerowo generowane obiekty (stanowiące środek reprezentacji wiedzy) widziane są poprzez wyświetlacz. Aby prawidłowo dokonać syntezy obrazu rzeczywistego i generowanego komputerowo stosowane jest odpowiednie oprogramowanie do wizualizacji w trybie poszerzonej rzeczywistości Build AR [17] oraz ARToolKit [16]. Wiedza prezentowana użytkownikowi przy użyciu tego oprogramowania musi być wcześniej odpowiednio pozyskana i przetworzona (patrz [5, 7]). W trakcie projektowania środka technicznego oraz procesów jego eksploatacji system AR nie wspomaga użytkownika w sposób ciągły. Użytkownik stosuje system wyłącznie dla wybranych problemów projektowych lub obsługowych, dla których wcześniej została pozyskana i zapisana pewna wiedza [7]. Rys. 1. Podstawowe komponenty systemu AR oraz wirtualny model widziany przez wyświetlacz HMD 3. Obszar zastosowania Opracowany system AR do wspomagania projektowania i eksploatacji może być stosowany dla różnych środków technicznych. W niniejszym artykule przedstawiono implementację systemu dokonaną na potrzeby wspomagania osób biorących udział w wybranych etapach procesu opracowania i eksploatacji urządzeń mechatronicznych - w szczególności robotów mobilnych. 3.1 Wspomaganie projektowania Opracowany system znajduje szczególne zastosowanie na etapie projektowania. Proces projektowania mechatronicznego robotów mobilnych realizowany może być najczęściej poprzez: 1. proste,,składanie'' z istniejących rozwiązań, 93

2. adaptację istniejących rozwiązań oraz uzupełnianie o istniejące elementy, 3. tworzenie nowych elementów. Proces projektowania robotów mobilnych najczęściej przebiega według pierwszego i drugiego sposobu, który cechuje się projektowaniem nowych wariantów rozwiązań i wykorzystaniem lub adaptacją w nich dużej liczby istniejących rozwiązań (standardowych, znormalizowanych, katalogowych). Wiele zadań realizowanych w trakcie procesu opracowania robota mobilnego uznać można tym samym za rutynowe lub innowacyjne, a stosunkowo rzadko za kreatywne (twórcze). Komponenty takie jak układy sterowania, czujniki, akumulatory, układy napędowe (silniki z przekładniami) rzadko są projektowane pod konkretne rozwiązanie robota, a najczęściej są one dobierane spośród gotowych rozwiązań. Elementy takie jak np. nadwozia, ramy nośne, elementy układów przeniesienia napędu najczęściej poddawane są adaptacji. Tylko dla nielicznych komponentów proces projektowy przeprowadzany jest od początku z uwzględnieniem konkretnych założeń i wymagań projektowych. Rozwiązania takie mogą być jednak częściowo wzorowane na istniejących rozwiązaniach. Ze względu na rutynowy i innowacyjny charakter procesu projektowego robotów mobilnych wiele zadań wymaga wiedzy specjalistycznej. Z tego względu wspomaganie projektanta układów mechatronicznych w realizowanych przez niego czynnościach wydaje się być celowe. Istotne są więc środki pozwalające pozyskać i stosować zgromadzoną wiedzę do wspomagania uczestników procesu opracowania takiego środka technicznego. Aby proces opracowania projektu takiego środka technicznego, jakim jest robot mobilny zakończył się sukcesem, projektant powinien posiadać doświadczenie i mieć dostęp do interdyscyplinarnej wiedzy z zakresu mechaniki, elektroniki, sterowania i informatyki. Wiedza ta potrzebna może być na każdym etapie opracowania robota mobilnego i decyduje o uzyskanym wyniku końcowym. W zakresie projektowania opracowany system umożliwia wspomaganie użytkowników w realizacji następujących prac: przeprowadzanie analiz ergonomicznych (empiryczna weryfikacja ergonomicznych rozwiązań konstrukcyjnych), koncentrujących uwagę na dostosowaniu produktu do fizycznych i psychicznych predyspozycji człowieka i/lub warunków użytkowania produktu (analiza pola widzenia, optymalizacja kształtu, analizy wygody montażu) (rys. 2a), opracowania projektu i przeprowadzania analiz rozmieszczenia elementów, w tym: urządzeń sygnalizacyjnych i sterowniczych dla pulpitów operatora robota, czy komponentów w pewnym układzie mechatronicznym (np. wiązek przewodów), dopasowania projektowanych robotów do otoczenia (rys. 2b), opracowania projektu i przeprowadzania analiz pod kątem wyglądu (zgodności z zasadami estetyki i wzornictwa) i kształtu (ang. shape design), analizy wyników analiz wytrzymałościowych (np. odkształceń, naprężeń, przepływów), doboru elementów standardowych (katalogowych, znormalizowanych) lub adaptacji istniejących rozwiązań do nowo projektowanych robotów mobilnych (rys. 2c), weryfikacji poprawności wirtualnej makiety wytworu (robota mobilnego) lub jego komponentów (rys. 2d); wykrywania i analizowania kolizji geometrycznych. 94

a) b) c) d) Rys. 2. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania projektowania Opracowany system posiada jeszcze jedną dodatkową możliwość - prezentacji przyszłemu klientowi wirtualnych prototypów projektowanych robotów. Często zdarza się, że przyszły klient chciałby poznać szczegółowo projekt swojego produktu zanim trafi on do produkcji. Do tego celu również można wykorzystać realistyczne wizualizacje, pozwalające prezentować trójwymiarowe modele (z nałożonymi realistycznymi teksturami, cieniami, w odpowiednim oświetleniu), różnego rodzaju interaktywne symulacje (w tym symulacje zachowania robota w rzeczywistych warunkach) oraz pewną wiedzę z tym związaną. 3.2 Wspomaganie eksploatacji Równie ważne zastosowanie systemu AR wiąże się z etapem eksploatacji wytworzonego środka technicznego. System AR stanowi wtedy niejako alternatywę dla tradycyjnej dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR) robota mobilnego. DTR opracowana z wykorzystaniem technik poszerzonej rzeczywistości stanowi efektywny środek wspomagający obsługę techniczną i operatorską danego typu maszyny lub urządzenia np. robota mobilnego. System AR bazujący na danych i informacjach pochodzących z takiej nowoczesnej formy dokumentacji eksploatacyjnej stwarza użytkownikowi możliwość zdobycia podstawowych umiejętności i wprawy w obsłudze danego, często złożonego, układu mechatronicznego przy znacznej eliminacji ryzyka uszkodzenia kosztownego urządzenia. Stanowić może to więc także pewien aspekt szkoleniowy. Zastosowanie systemu AR w zakresie wspomagania obsługi robota mobilnego w pierwszym z przypadków polegać może na wykorzystaniu interaktywnego wirtualnego modelu trójwymiarowego tego urządzenia (tzw. wirtualnej makiety), wyświetlanego w trybie AR. W takim przypadku system umożliwia użytkownikowi zapoznać się przede wszystkim z symulacją działania prezentowanego wirtualnego urządzenia/maszyny. Możliwa jest wizualizacja prezentowanego obiektu w typowych warunkach zastosowania. Przykładowo możemy więc dokonać wizualizacji działania mobilnego 95

robota do inspekcji kanałów wentylacyjnych w miejscu gdzie będzie on działał, czyli w rzeczywistych kanałach wentylacyjnych (rys. 3b). Dodatkowo użytkownik ma możliwość zapoznać się z budową danego urządzenia (rys. 3c, d), procedurą montażu, demontażu (rys.3a) itd. Istnieje również możliwość prezentacji instrukcji serwisowania danego urządzenia czy też jakiegoś jego podzespołu. a) b) c) d) Rys. 3. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania obsługi z użyciem wirtualnych makiet wytworów Szczególnie istotny przypadek zastosowania systemu AR wiąże się ze wspomaganiem eksploatacji robota bazując na jego rzeczywistej instancji, a nie jak w pierwszym prezentowanym przypadku bazując na realistycznym, ale jednak wirtualnym odpowiedniku. Opracowany system pozwala poprawnie przeprowadzić proces obsługi (np. naprawę lub wymianę zużytej części) rzeczywistego robota. Osoba bez odpowiedniej wiedzy może być krok po kroku prowadzona przez system udzielający instrukcji w jakiej kolejności oraz w jaki sposób należy realizować daną czynność obsługową. System wspomaga użytkownika w taki sposób, że nawet bez wcześniejszego przeszkolenia jest on w stanie skutecznie realizować proces obsługowy. Odpowiednie instrukcje wykorzystujące elementy prezentowane w postaci tekstu, trójwymiarowych interaktywnych modeli, a nawet filmów wizualizowane są w miejscu fizycznego urządzenia, dla którego przeprowadzana jest obsługa. Opisywany system także w tym przypadku zastosowania pozwala użytkownikowi na zapoznanie się z podstawowymi komponentami wchodzącymi w skład rzeczywistego robota. Informacje o położeniu, nazwie, numerze katalogowym (identyfikacyjnym) poszczególnych komponentów robota wyświetlane są jednak dokładnie w miejscu realizacji czynności (bezpośrednio na rzeczywistym robocie) (rys. 4). Funkcjonalność umożliwiająca prezentację komponentów wykorzystywana jest do wizualizacji wnętrza robota mobilnego. Możliwa jest wizualizacja rozmieszczenia poszczególnych komponentów, które nie są normalnie widoczne z zewnątrz i są na przykład ukryte 96

wewnątrz obudowy robota. Informacja taka stanowi podpowiedź dla niedoświadczonego użytkownika, jaka jest dokładna lokalizacja danego elementu. Informacja ta może być przydatna np. w przypadku potrzeby jej wymiany lub naprawy. Rys. 4. Wizualizacja informacji o komponentach robota mobilnego na rzeczywistym robocie Wyświetlane mogą być także wszelkiego rodzaju dane i informacje (np. dane katalogowe tj. parametry, oznaczenia i numeracje) o wybranych komponentach. Prezentowane informacje związane powinny być z procesem obsługi danego robota i tak przykładowo informacja o oznaczeniu symbolicznym danego elementu, umożliwić powinna prawidłowy dobór elementu zamiennego, który będzie montowany w zamian za istniejący. Funkcjonalność systemu daje możliwość użytkownikowi zapoznać się z instrukcjami dotyczącymi obsługi operatorskiej (w tym instrukcjami uruchomienia) oraz instrukcjami dotyczącymi obsługi technicznej (napraw, wymian), co stanowi szczególnie istotny aspekt wspomagania użytkownika, prezentowany w niniejszym artykule (rys. 5). Odpowiednie instrukcje wykorzystują interaktywne modele 3D nakładane na obraz rzeczywistego obiektu. Instrukcje obsługi, z wizualizacją czynności w czasie rzeczywistym, powinny umożliwić sprawne, krok po kroku, przeprowadzenie czynności obsługowych także osobom bez wcześniejszego przeszkolenia. Taki sposób prezentacji instrukcji jest niezwykle intuicyjny, szczególnie w porównaniu do prezentacja instrukcji w klasycznej postaci (instrukcje drukowane). System AR w zakresie wspomagania obsługi zapewnia wizualizację w trybie AR następujących elementów: tekstowego i/lub schematycznego opisu sposobu realizacji danej czynności z możliwością wzbogacenia o filmy, informacji o rodzaju używanego narzędzia, niezbędnego w trakcie realizacji czynności (np. typ i rozmiar klucza niezbędnego do demontażu pokrywy korpusu robota), w tym jego wizualizacji i symulacji sposobu użycia w trakcie realizacji danej czynności, wizualnej symulacji dowolnej czynności obsługowej (np. sposób demontażu koła w robocie mobilnym, czy montażu układu wykonawczego). 97

Rys. 5. Przykładowe zastosowania systemu AR do wspomagania obsługi rzeczywistych robotów 4. Podsumowanie i wnioski Naturalną konsekwencją rozwoju wynikającą z zastosowania technologii komputerowych we wspomaganiu projektowania i eksploatacji układów mechatronicznych (ale nie tylko w tym obszarze) jest zastąpienie dotychczasowej tekstowej informacji i wprowadzenia technologii interaktywnych. W artykule przedstawiono system wspomagania projektowania i eksploatacji robotów mobilnych pozwalający prezentować pewną wiedzę projektową i eksploatacyjną w interaktywnej formie. Analizując wyniki prowadzonych prac oraz badań, można zauważyć korzyści płynące z zastosowania interaktywnych technologii poszerzonej rzeczywistości w procesie projektowo-konstrukcyjnym, ale także, co szczególnie należy podkreślić, na etapie eksploatacji (głównie obsługi technicznej i operatorskiej) układów mechatronicznych. System poszerzonej rzeczywistości służący do wizualizacji wiedzy i danych może być bardziej intuicyjny niż tradycyjne sposoby wizualizacji, w tym z wykorzystaniem drukowanych instrukcji czy danych, informacji, wiedzy wyświetlanych na płaskim ekranie komputerowym. Wiedza i dane prezentowane użytkownikowi systemu pozyskiwane są z procesu projektowania i konstruowania danej maszyny lub urządzenia, w ramach którego opracowywane są wirtualne modele 3D CAD [7]. Dotyczy zarówno wiedzy projektowej, jak i eksploatacyjnej (związanej z obsługą). W przypadku wiedzy eksploatacyjnej już na etapie projektowania robota mobilnego powstają elementy dokumentacji eksploatacyjnej symulacje montażu, demontażu, obsługi, które używane są w systemie AR. Sposób prezentacji z zastosowaniem prezentowanego systemu powoduje lepszą czytelność prezentowanych treści projektantom, konstruktorom, serwisantom. Wiedza reprezentowana w formie interaktywnych modeli 3D przekazywana może dokładnie w chwili występowania zapotrzebowania na nią i w taki sposób aby nie odwracać uwagi użytkownika od realizowanych w tym czasie przez niego czynności (np. podczas realizacji czynności serwisowych bezpośrednio na serwisowanym obiekcie). Przeprowadzone badania walidacyjne opracowanego systemu wykazały znaczne korzyści z jego zastosowania zarówno w procesie projektowym jak i zadaniach obsługowych robotów mobilnych. Badania przeprowadzone były z udziałem grupy 30 osób. W przypadku projektantów i realizowanych przez nich zadań projektowych zastosowanie systemu skutkowało średnią oszczędnością czasu realizacji zadań w stosunku do klasycznego podejścia (bez zastosowania AR) o 17,8% [5]. Dla zadań 98

związanych z obsługą serwisową zastosowanie systemu AR skutkowało średnią oszczędnością czasu realizacji zadań obsługowych aż o 26% [5]. Przykłady prezentowane w niniejszym artykule dotyczą stosunkowo mało złożonych robotów mobilnych. Zdaniem autora system z powodzeniem może wspomagać użytkownika projektanta, serwisanta w trakcie pracy związanej z o wiele bardziej skomplikowanymi urządzeniami mechatronicznymi tj. różnego rodzaju pojazdami, których obsługa jest często niezwykle skomplikowana i wymaga dużej wiedzy lub pewnego wspomagania komputerowego. Prace w tym zakresie prowadzone będą w ramach dalszych badań. Literatura: [1] Dunston P.S., Wang X., Billinghurst M., Hampson B.: Mixed reality benefits for design perception, Proceedings of International Symposium on Automation and Robotics in Construction, 2002, s. 191 196, [2] Feiner S., MacIntyre B., Selignamm D.: Knowledge-based augmented reality, Communications, 36(7), 1993, s.53 62, [3] Henderson S., Feiner S.: Exploring the Benefits of Augmented Reality Documentation for Maintenance and Repair, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG), vol. 17, nr. 10, 2011, s. 1355-1368, [4] Januszka M., Oparta na wiedzy metoda wspomagania procesu opracowania środka technicznego z zastosowaniem poszerzonej rzeczywistości, Mechanik, 2/2013, (pełna wersja dostępna na płycie CD) [5] Januszka M.: Metoda wspomagania procesu projektowania i konstruowania z zastosowaniem poszerzonej rzeczywistości, Monografia, Seria: Zeszyty Nr 147, Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Gliwice, 2012 [6] Januszka M.: Interaktywna dokumentacja maszyn i urządzeń z zastosowaniem techniki poszerzonej rzeczywistości, Mechanik, 10/2012, s. 891, [7] Januszka M., Moczulski W.: Acquisition and Knowledge Representation in the Product Development Process with the Use of Augmented Reality, J. Stjepandic et al. (eds.), Concurrent Engineering Approaches for Sustainable Product Development in a Multi-Disciplinary Environment, Springer-Verlag London, 2013, s. 315-326, [8] Januszka M., Moczulski W.: Augmented reality system for aiding engineering design process of machinery systems, Journal of Systems Science and Systems Engineering, 20 (3), Springer, 2011, pp.294-309, [9] Januszka M., Moczulski W.: Augmented reality for machinery systems design and development, Pokojski J., Fukuda S., Salwiński J. (Red.): New World Situation New Directions in Concurent Engineering (Advanced Concurent Engineering Series), Springer, 2010, s. 79-86, [10] Lu S. C.-Y., Shpitalni M., Gadh R.: Virtual and augmented reality technologies for product realization, Annals of the CIRP, vol. 48, 1999, s. 471 495, [11] Michalak D., Winkler T., Jaszczyk L.: Zastosowanie technologii augmented reality oraz RFID w szkoleniach operatorów maszyn, Materiały konferencyjne XIV Międzynarodowej Szkoły komputerowego wspomagania projektowania, wytwarzania i eksploatacji, Wojskowa Akademia Techniczna, 2010, s. 279 304, [12] Nölle S., Klinker G.: Augmented Reality as a Comparison Tool in Automotive Industry, ISMAR 2006, 2006, s. 249 250, 99

[13] Regenbrecht H., Baratoff G., Wilke W.: Augmented reality projects in automotive and aerospace industry, Computer Graphics and Applications, 2005, s. 48 56, [14] Shen Y, Ong S., Nee A.: Augmented reality for collaborative product design and development, Design Studies, 31(2), 2010, s. 118 145, [15] Winkler T.: Organizacja zasobów wiedzy projektowej i eksploatacyjnej w cyklu życia maszyn i urządzeń górniczych, Wiadomości Górnicze, 3/2010, s. 134 139, [16] Strona producenta oprogramowania ARToolKit, {Dostępny 18.02.2014: http://www.artoolworks.com}, [17] Strona producenta oprogramowania BuildAR Pro, {Dostępny 18.02.2014: http://www.buildar.co.nz}, Streszczenie W artykule przedstawiono zastosowanie systemu poszerzonej rzeczywistości do wspomagania prac projektowo-konstrukcyjnych oraz czynności obsługowych (eksploatacji) urządzeń mechatronicznych, w szczególności robotów mobilnych. Przedstawiany w artykule system bazuje na metodzie wizualizacji wykorzystującej techniki tzw. poszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality, AR). Poszerzona rzeczywistość pozwala łączyć komputerowo generowany świat wirtualny ze światem rzeczywistym w taki sposób aby stanowiły one jedno zsyntezowane środowisko. Wykorzystanie nowoczesnych technik wizualizacji tj. AR w procesie projektowania i eksploatacji pozwala na znaczne zwiększenie efektywności tych procesów. Słowa kluczowe: poszerzona rzeczywistość, CAD, systemy bazujące na wiedzy, wizualizacja, systemy interaktywne AIDED DESIGN AND EXPLOITATION OF MOBILE ROBOTS WITH AUGMENTED REALITY TECHNIQUES Abstract This paper describes a system aiding design, maintenance and repair processes of mechatronic devices, especially mobile robots. The system is based on the method of visualization using an augmented reality techniques. Augmented reality allows to combine a computer generated virtual world with a real world in such a way that they appear as one environment. Using advanced visualization techniques such as AR in the product development process and maintenance and repair processes can significantly increase the efficiency of these processes. Keywords: augmented reality, CAD, knowledge based engineering, visualization, interactive systems 100