Aktualności

AT: Wirtualna rzeczywistość jeszcze niedawno była tematem dla kół naukowych. Czy wkrótce będzie elementem podstawy programowej studiów?
DK: Wirtualna rzeczywistość jako narzędzie wspiera studentów, ale nie zastąpi nauczycieli. W tym momencie to raczej zabawa, która uczy. Ale jeśli chodzi o nauczanie tworzenia elementów wirtualnej rzeczywistości – faktycznie może być ono niedługo elementem programu studiów. Na Politechnice Łódzkiej uruchamiamy właśnie przedmiot Projektowanie uniwersalne, oparty na rzeczywistości mieszanej. Uczestnicy zajęć będą uczyli się projektowania, które bierze pod uwagę przyszłych odbiorców jako osoby różnej płci, w różnym wieku, z różnymi dysfunkcjami. Dzięki projektowi „Mixed Reality on Universal Design's Secret Service” („MrUD”), finansowanemu ze środków programu Erasmus+, zdobywamy w tym zakresie doświadczenie, a dzięki dofinansowaniu z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wyposażamy laboratorium VR (ang. virtual reality – rzeczywistość wirtualna). W specjalnej sali znajdą się m.in. VR cave [sześcian, w którym każda z powierzchni może być wykorzystana jako ekran projekcyjny do stworzenia wirtualnego środowiska – przyp. red.], bieżnia, okulary VR i AR (ang. augmented reality – rzeczywistość rozszerzona). Projektowanie uniwersalne będzie przedmiotem ogólnodostępnym – zależy nam, by uczestniczyły w nim grupy interdyscyplinarne. Gdy projektować wspólnie zaczną student informatyki, elektroniki, architektury i budownictwa – efekty będą najlepsze, bo każdy z nich ma inną perspektywę i wiedzę.

Usystematyzujmy: czym różni się rzeczywistość wirtualna od rozszerzonej i mieszanej? Do rzeczywistości wirtualnej (VR) przenosimy się za pomocą specjalnych okularów.
Jesteśmy odcięci od świata zewnętrznego, co ma plusy: skupiamy się wyłącznie na wirtualnych obrazach i zadaniach, ale i minusy: w okularach VR nie możemy się poruszać w przestrzeni innej niż do tego dostosowana. Po prostu nie widzimy, co naprawdę dzieje się wokół nas.
Rzeczywistość rozszerzona (AR) to platforma łącząca świat realny ze światem cyfrowym. Na przykład gdy stajemy przed silnikiem, którego nie potrafimy otworzyć, w specjalnych okularach możemy zobaczyć wizualizację jego wnętrza bądź przekroju. Gdy poruszamy się po budynkach, ulicach, rozszerzona rzeczywistość pokazuje nam informacje o otoczeniu. AR pozwala nam przemieszczać się w prawdziwej przestrzeni uzupełnionej elementami wirtualnymi – grafikami i animacjami 3D generowanymi komputerowo – tak by użytkownik miał poczucie jedności. Z kolei rzeczywistość mieszana (MR) jest hybrydą rzeczywistości i rzeczywistości wirtualnej, wzbogaconą o interakcję z elementami zewnętrznymi oraz sensorycznymi.

„Mixed Reality on Universal Design's Secret Service” to najmłodszy z trzech projektów, które realizujecie. Opiera się na rzeczywistości mieszanej i wspomnianym projektowaniu uniwersalnym. Co to oznacza w praktyce?
Najprościej ujmując, uczymy studentów empatii, niezbędnej dziś w pracy inżyniera. Projektowania uniwersalnego (UD), zgodnego z zasadami określonymi w Konwencji ONZ, wymaga Komisja Europejska. Według jej założeń nowe produkty i usługi powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, by korzystanie z nich nie sprawiało trudności żadnej osobie, niezależnie od jej niepełnosprawności, wieku, płci itp. Na przykład, projektując drzwi, zakładam, że będzie z nich korzystała osoba z niepełnosprawnością, chodniki nie powinny niszczyć kobiecych obcasów, a przestrzeń uczelni ma być dostępna dla osób niedowidzących.
W projekcie dążymy do zrozumienia innych poprzez immersję, czyli postawienie się w czyjejś sytuacji. Wykorzystujemy do tego praktyczne narzędzia edukacyjne, współpracujące z rzeczywistością mieszaną (MR). To na przykład kostium geriatryczny, symulujący ograniczenia ruchowe typowe dla seniorów, czy symulator ciąży. Stosujemy także okulary VR, by imitować niedowidzenie. Studenci badają problemy, z jakimi mierzą się osoby korzystające z przestrzeni uczelni. W tym projekcie nie chodzi o to, by założyć opaskę na oczy i poruszać się niczym osoba niewidoma, ale by uświadomić studentom, że jako inżynierowie będą tworzyć produkty dla osób z różnymi schorzeniami, których bez zastosowania rzeczywistości wirtualnej, mieszanej nie da się doświadczyć. Współpracujemy z Instytutem Medycyny Pracy imienia prof. dr. med. Jerzego Nofera z Łodzi oraz Biurem Osób Niepełnosprawnych Politechniki Łódzkiej – specjaliści podpowiadają nam, jakie dysfunkcje należy wziąć pod uwagę w projekcie.

Jakie doświadczenie w tym zakresie mają wasi zagraniczni partnerzy?
Największe ma nasz partner z Estonii – University of Tartu. Jego pracownicy wykonują już projekty komercyjne dotyczące wirtualnej rzeczywistości – ostatnio dla jednej z marek stworzyli wizualizacje kolekcji. Projekt oparty na rzeczywistości mieszanej stworzyliśmy pod- czas burzy mózgów z partnerami portugalskimi – Universidade de Aveiro oraz Instituto Politécnico do Porto – w trakcie konferencji podsumowującej projekt „ViMeLa”. Pomysłami wymieniamy się online i podczas szkół letnich w poszczególnych krajach.

Z partnerami z Estonii oraz Portugalii pracujecie także nad projektem „ATOMIC”, czyli „Augmented RealiTy fOr Management SkIlls Development with real”, tym razem bazując na AR – rzeczywistości rozszerzonej.
W tym projekcie współpracujemy również z chorwacką uczelnią Polytechnic of Šibenik oraz Instytutem Medycyny Pracy im. prof. dr. med. Jerzego Nofera z Łodzi. W międzynarodowych zespołach tworzymy scenariusze, których stoso- wanie pozwala studentom rozwijać umiejętności miękkie.
Pierwszy scenariusz powstał dzięki współpracy z firmami DPDgroup oraz Wielton – stworzyliśmy wirtualne mechanizmy analizujące pracę ludzi w fabrykach i magazynach. Dzięki naszej technologii osoba zarządzająca, która wchodzi do hali i kieruje urządzenie AR na poszczególnych pracowników, widzi na przykład obciążenie kręgosłupa osoby dźwigającej. Studentowi – potencjalnemu kierownikowi – pokazuje to, jaką pozycję powinni utrzymywać pracownicy dla swego zdrowia i bezpieczeństwa. Inny ze scenariuszy bazuje na przestrzeni uniwersytetu – przy wykorzystaniu rozszerzonej rzeczywistości studenci uczą się, jak uciec z płonącego budynku. Poruszając się po korytarzach Politechniki Łódzkiej, korzystają z urządzeń AR, które udostępniają w czasie rzeczywistym potrzebne informacje i wskazówki. Projekt „ATOMIC” umożliwia nauczenie przez działanie ze scenariuszami, które w świecie rzeczywistym ze względu na zbyt duże zagrożenia nie mogą być realizowane.

Zakończonym projektem jest wspomniany „Virtual Mechatronics Laboratory” („ViMeLa”), który miał umożliwić wykładowcom dostęp do nowoczesnych urządzeń, a zatem – lepiej przygotować studentów do pracy. Udało się?
Rzeczywiście, w codziennej pracy stykamy się z brakiem dostępu do nowoczesnego sprzętu. Nie mamy możliwości rozłożenia urządzeń, na przykład silników, by zapoznać studentów z ich właściwościami. Ćwiczenia w laboratoriach muszą być nadzorowane, przez co studenci nie mogą samodzielnie eksperymentować, a w późniejszej pracy nie radzą sobie ze stanami awaryjnymi. Projekt „ViMeLa” dał im możliwość pracy w wirtualnej rzeczywistości i są tego wymierne efekty.

Jak udało się przenieść praktyczne ćwiczenie – składanie silników – do wirtualnej rzeczywistości? Nad czym jeszcze pracowaliście z uczelniami z Macedonii, Estonii i Włoch?
Zaczęliśmy od podzielenia działań projektowych na część mechatroniczną i informatyczną. Mechatronicy z Polski, Macedonii i Włoch zajęli się tworzeniem scenariuszy wirtualnych ćwiczeń laboratoryjnych, wyborem urządzeń, które powinny być przeniesione do wirtualnej rzeczywistości, oraz opisem zjawisk i procesów. Grupa informatyków z Polski i Estonii przeniosła wszystko do rzeczywistości wirtualnej: eksperci opracowali modele 3D urządzeń, symulacje ich działania, stworzyli wirtualne laboratoria.
Współpraca informatyków i mechatroników pozwoliła uniknąć sytuacji, gdy naukowcy tworzą pomysł, którego nie da się zaimplementować. Wypracowaliśmy trzy scenariusze. Studenci mogą na przykład składać wspomniane silniki, a technologia jest na tyle inteligentna, że jeśli podczas pracy popełnią błąd, maszyna wirtualnie podłączona do prądu – nie zadziała. Przenieśliśmy także do wirtualnego świata linię z odpadami. Zadaniem studentów jest takie zaprogramowanie sensorów, by taśma segregowała odpady. Na potrzeby ostatniego scenariusza zaprojektowaliśmy popularne sterowniki PLC, przy użyciu których studenci ćwiczą programowanie przenoszenia elementów z punktu A do B. Na koniec przeprowadziliśmy badanie: poprosiliśmy o wypełnienie testu z zakresu mechatroniki grupę studentów, która miała okazję składać silniki w wirtualnej rzeczywistości, oraz grupę, która miała tylko zajęcia teoretyczne. Wyniki studentów, którzy obcowali z materiałem w VR, były nieporównywalnie lepsze. Uwielbiam widzieć ich zaangażowanie i wiem, że dzięki naszym projektom uczestnicy są coraz lepiej przygotowanymi do pracy młodymi ludźmi.

Dr inż. Dorota Kamińska – adiunkt w Instytucie Mechatroniki i Systemów Informatycznych Politechniki Łódzkiej. Nominowana do nagrody EDUinspirator 2021. Koordynator projektów programu Erasmus+ z zakresu rzeczywistości rozszerzonej i wirtualnej. Realizacja wspomnianych w wywiadzie projektów odbywa się w ramach Akcji 2. programu Erasmus+ (Partnerstwa strategiczne) w sektorze Szkolnictwo wyższe.

O projektach „ViMeLa” i „ATOMIC” czytaj też w wywiadzie z dr inż. Dorotą Kamińską w publikacji „Oblicza Erasmusa+. Podsumowanie programu 2014-2020. Tom 1”, www.issuu.com/frse/docs/ksie_ga_oblicza_issuu/20

Zainteresował Cię ten tekst?
Więcej podobnych znajdziesz w najnowszym numerze Europy dla Aktywnych 3/2021