Гончарное будущее трехмерных САПР

Университет Purdue (США, штат Индиана) хорошо известен по всему миру как исследовательский центр САПР. Так, разработанные профессором Кристофом Хоффманном (Christoph M. Hoffmann) методы декомпозиции задач с геометрическими и размерными ограничниями были использованы при реализации нескольких промышленных геометрических решателей (включая LGS 2D/3D), а его работа по динамическому моделированию и трехмерной визуализации процесса разрушения зданий Пентагона и Всемирного торгового центра при террористической атаке 11 сентября 2001 г. принесла ему всемирную известность.

Еще один видный исследователь в Purdue University – профессор Картик Рамани (Karthik Ramani) – занимается развитием пользовательских интерфейсов САПР. Наши постоянные читатели должны помнить о результатах сотрудничества исследовательской группы профессора Рамани с компанией ЛЕДАС – созданию прототипа чертежной системы, которая позволяет пользователям чертить так же естественно, как это можно делать на бумаге, с последующим улучшением построенных от руки чертежей с помощью геометрических ограничений на основе решателя LGS 2D.

Вчера профессор Рамани прислал мне ссылку на результаты новой работы своей группы. В этот раз речь идет о разработке средства трехмерного проектирования, которое позволяет пользователям создавать трехмерные формы своими руками – без использования манипуляторов типа «мышь» или «трехмерная мышь», роль которых играет камера, способная замерять расстояние до объектов, и продвинутые алгоритмы, интерпретирующие движения и жесты рук.

«Это позволяет людям быстро выражать свои идеи исключительно путем движения рук», - объясняет профессор Рамани. «Мы демократизируем процесс проектирования. Вам не нужно быть ни инженером, ни искусным гончаром, чтобы пользоваться этим. Вы вообще можете быть ребенком».

Сам инструмент, получивший названием Handy-Potter («умелый гончар»), является потенциально значимым продвижением в том, как люди взаимодействуют с компьютером. В лаборатории профессора Рамани сотрудники уверены, что традиционная компьютерная «мышь» уже умерла. И на замену ей уготованы системы типа Handy-Potter.

Статья с описанием Handy-Potter получила награду как лучшая статья международной конференции по промышленному проектированию ASME 2012, состоявшейся на этой неделе в Чикаго.

Аспирант Винаяк (Vinayak) рассказывает о Handy-Potter на ASME-2012

Профессор Рамани считает, что традиционные инструменты трехмерного проектирования требуют использования сложных процедур, и не так просто стать экспертом в этой области. Handy-Potter – это способ непосредственного выражения дизайнерской идеи. При работе с ним вы концентрируетесь исключительно на самой идее, а не на инструментах. Более того, это Handy-Potter учится у вас, а не вы изучаете этот инструмент.

Пользователь взаимодействует с компьютером самым натуральным образом, используя язык жестов для создания и модификации форм. Существуют вполне интуитивные жесты для вытягивания и сгиба формы, которые изучаются вполне естественным способом – без чтения какого-либо руководства пользователя.

Разработанный инструмент имеет приложения в самых разных областях, включая игры, архитектуру, искусство и промышленное проектирование. Он использует камеру Microsoft Kinect, которая отслеживает трехмерное пространство. Важно, что эта камера уже используется в бытовых игровых приставках (таких как Xbox 360) и не требует для своей работы никакой переносной электроаппаратуры.

Трехмерные модели, созданные с помощью Handy-Potter

Исследователи под руководством профессора Рамани разработали продвинутые алгоритмы, которые распознают руки пользователя, понимают, как руки взаимодействуют с трехмерной формой, и затем модифицируют эту форму в ответ на движение рук. На представленном ниже видеоролике вы можете наблюдать работу Handy-Potter в действии:

«Наши алгоритмы очень интеллектуальны», - завершает свой рассказ профессор Рамани. «Они представляют собой передовой синтез машинного обучения, геометрического моделирования и взаимодействия человека с компьютером». По результатам работы подана патентная заявка с описанием предложенной концепции.