Desenvolvimento de dispositivos vestíveis de realidade aumentada de baixocusto para indústria 4.0.

Abstract

Com a 4ª Revolução Industrial, as indústrias geram cada vez mais dados que precisam ser processados, visualizados e interpretados de forma rápida e eficiente para aprimorar o processo de tomada de decisões. Nesse cenário, dispositivos vestíveis de realidade aumentada (RA) e realidade virtual (RV) se apresentam como interfaces intuitivas e eficazes para visualização das informações e podem contribuir para o aprimoramento do processo de tomada de decisões em todos os níveis da indústria. Os Head-Mounted Displays (HMDs) são os principais dispositivos vestíveis utilizados em aplicações de RA e RV. Essas tecnologias são consideradas bastante promissoras e tendem a representar um grande mercado num futuro próximo. Elas podem ser aproveitadas tanto para as tarefas relacionadas ao ambiente de trabalho, como para muitas outras atividades diárias, incluindo entretenimento, Diversos HMDs, capazes de fornecer RV e Ra para os usuários, começaram a surgir nos últimos anos. Apesar disso, dois grandes problemas estão dificultando a adoção desses dispositivos em larga escala: os custos extremamente altos (variando de US$ 700 a US$ 5000) e os problemas de experiência de usuário (por exemplo: o conflito entre vergência e acomodação, o campo de visão reduzido, a alta latência na renderização das imagens virtuais e a dificuldade de calibração dos HMDs). Sendo assim, a análise de alternativas de desenvolvimento que impliquem numa redução significativa do custo de construção dos HMDs, sem uma grande deterioração da experiência do usuário, é um importante passo rumo a adoção em larga escala desses dispositivos, facilitando a aplicação industrial e aprimorando a tomada de decisão em todos níveis da indústria. Dessa forma, com intuito de explorar essas questões e de minimizar esses problemas, é proposto, neste trabalho, o desenvolvimento e a avaliação de três protótipos de HMDs de RA construídos com materiais de baixo-custo. O primeiro protótipo contém diversos sensores para coleta de dados sobre o ambiente no qual o usuário está inserido e é capaz de apresentar essas informações através de um display de RA. O segundo protótipo desenvolvido é capaz de executar algoritmos de Gaze Tracking com objetivo de melhorar a interação e a experiência do usuário durante sua utilização. O terceiro protótipo foi desenvolvido através de uma abordagem mais simples e com foco na melhora da usabilidade. Isso possibilitou a realização de experiência de usuário que comprovou a boa relação de custo x benefício desse dispositivo. Dois algoritmos de processamento de imagens e reconhecimento de padrões, relacionados a algumas aplicações de HMDs, foram implementados e avaliados, quanto ao desempenho em tempo real, em diversas plataformas de hardware. Além disso, o uso dos três protótipos é avaliado em um estudo de caso que contempla a aplicação de realidade aumentada vestível na teleinspeção dos transportadores de correia da indústria de mineração.