Resumen

En este trabajo se probaron tres dispositivos manipuladores con seis grados de libertad (que entregan tres coordenadas espaciales y tres ángulos de orientación; estos dispositivos se usaron para deformar una malla de cuadriláteros en un espacio tridimensional. Se incorporó también visión estereoscópica activa para facilitar la visualización y manipulación de la malla deformable.

Los tres sensores que se probaron fueron un Phantom Omni de la compañía Sensable, el Patriot de la compañía Pholemus, y el Head Tracker de la compañía Logitech. La deformación de la malla esta basada en un sistema masa-resorte-amortiguador en cada una de sus aristas, que se resuelve utilizando el método de diferencias finitas.

Se construyó una interfaz gráfica con las bibliotecas de Qt y OpenGL, en el ambiente de GNU/Linux, para mostrar la integración de todos los dispositivos. A través de esta interfaz se despliega el estado del objeto deformable, se selecciona el dispositivo a interactuar y se definen las propiedades de la malla deformable y de la estereoscopía del escenario. Así mismo, a través de la interfaz se puede digitalizar cualquier punto en el espacio que defina la estructura de un objeto; se puede guardar un conjunto de coordenadas (x, y, z) que se reciben a través de cualquiera de los dispositivos.

Finalmente, se realizó una comparación del desempeño y la adaptabilidad de cada uno de los dispositivos integrados en un ambiente virtual. Los resultados obtenidos de la comparación permiten observar las características de cada uno, sus ventajas y desventajas, y sugieren la mejor forma de integrarlos a una aplicación.

In the present work, three manipulator devices were proved. Each one with six degrees of freedom (they give three spatial coordinates and three orientation angles); these devices were used to deform a rectangular mesh in a three-dimensional space. The stereoscopic vision was also incorporated in order to facilitate the visualization and handling of the deformable mesh.

The three sensors that were proved are: Phantom Omni from Sensable Tecnologies Inc., Patriot from Pholemus Inc. and Head Tracker from Logitech Inc.. Deformation of the mesh is based on a mass-spring-damper system in every mesh edges, and this system is solved using the finite differences method.

A graphical interface with Qt and OpenGL libraries was developed in the GNU/Linux environment, with the purpose to show the integration of each of the three devices. With this interface, the user can select the interaction device, it is possible to deform the mesh, also to select the properties of the deformable mesh and the stereoscopy of the scene. Using the interface it is also possible to digitalize an object by collecting a set of points defining that object, this is, the set of (x, y, z) coordinates received form any  device can be stored in a file.

Finally, it was made a comparison about the performance and the adaptability of each device integrated to a virtual environment. The results obtained from the comparison allows us to observe the characteristics of each device, their advantages an disadvantages, and that suggest the best way to integrate them to a virtual application.