Servidor
Para la recepción de los datos en el servidor también se hace uso de la librería ArNetwork con la diferencia que esta se enlaza al robot y manda los datos de los comandos recibidos.
Al trabajar como Servidor esta librería crea los comandos a ser ejecutados por el cliente como si fueran servicios de esta forma cuando le llega un comando mira que comando es y lo ejecuta usando a la librería ARIA para enviar las ordenes al Robot.
El Robot interpreta dichos comandos usando el servidor ARCOS embebido en su microcontrolador, el robot es capas de ejecuta los comandos sea en el mismo o hacia sus accesorios como pueden ser el Gripper y la Cámara de Video.
Sistema de Video
QtNetwork
OpenCV
OpenCV
Cliente
Servidor
QtNetwork
Servidor del Robot
Comando utilizados en el servidor
Funcionamiento del servidor
Cliente del Robot
Funcionamiento del cliente
Servidor de Video
Un IplImage es un dato que contiene toda la información para construir la imagen tomada desde la cámara. Este dato después de ser tomado debe ser reducido a una resolución de 160X120 pixeles, debido a que el datagrama no maneja mucha memoria.
Funcionamiento del servidor de video
Cliente de Video
1 QByteArray datagram;
2 datagram.resize(imgsize);
3 udpSocket->readDatagram(datagram.data(), datagram.size());
4 memcpy(img->imageData,datagram.data(),160*120*3);
5 cvResize(img,img2,CV_INTER_LINEAR);
6 imagen= QImage((unsigned char *)img2->imageData,img2->width,
img2->height,img2->widthStep,QImage::Format_RGB888).rgbSwapped();
7 ui.label->setPixmap(QPixmap::fromImage(imagen,0));
8 ui.video->setText("Correcto");
Funcionamiento del cliente de video
Se pretende lograr con esta experimentación que el usuario trate de realizar una tarea con el robot móvil y mientras la realiza se lo somete a que experimente los siguientes factores establecidos
Metodología de evaluación
La metodología escogida para determinar el grado de telepresencia e inmersión sensorial del sistema ROMOTEVI, es la ejecución de dos cuestionarios a los usuarios que van a operar el sistema.
CTI: Cuestionario de tendencia inmersiva.
CP: Cuestionario de presencia
Cuestionario CTI
El cuestionario consta de 29 preguntas; la escala de calificación del cuestionario es de 1 a 5, donde 1 es la peor situación y 5 la mejor. A cada pregunta se le encuentra asignado un peso dentro de la calificación total.
Para determinar la calificación máxima y mínima del cuestionario se multiplicaron los pesos por la mínima nota, se sumaron dichos pesos y se determinó el valor mínimo, de igual manera para el valor máximo.
El número de personas escogidas para realizar este test fue de 31, provenientes de la Escuela Politécnica del Ejército, Departamento de Eléctrica y Electrónica, de octavo y décimo nivel, y se seleccionaron aquellas personas que tuvieron un porcentaje mayor a 64% en la evaluación del cuestionario.
El cuestionario posee 28 preguntas, su escala de calificación y cálculos de los valores máximos y mínimos son iguales a la del cuestionario de tendencias inmersivas
El cuestionario de presencia se lo realizó a un grupo seleccionado anteriormente, el cual fue de 7 personas y la metodología con la cual se trabajó fue la siguiente:
Se explicó en qué consistía la tarea que realizarían con el sistema ROMOTEVI.
Se realizó un pequeño tutorial sobre el control del sistema ROMOTEVI.
Se procedió a realizar la prueba de experimentación con las 7 personas, las cuales desconocían totalmente el entorno remoto.
Una vez finalizada la prueba experimental, se procedió a realizar el cuestionario.
El factor sensorial: Refleja el problema sobre la diferencia existente entre el campo de visión humano y de la cámara.
El factor de distracción: Es un problema debido a que es muy alto, esto nos indica que las interfaces usadas para manejar el sistema ROMOTEVI producen cierto grado de distracción hacia el usuario
El factor de control: Se detectó en la prueba experimental que la respuesta de la cámara ante un movimiento de la cabeza del operador es muy lenta, obligando al operador a realizar movimientos más suaves para controlar la cámara.
El factor realístico: Es el más alto de los anteriores, y esto es coherente dado que la imagen que se está presentando al operador es tomada del mundo real.
El factor de naturalidad: Es normal que sea el más alto debido a la interacción implícita que por concepto genera el casco de realidad virtual.
El factor de resolución: Es notoriamente bajo y esto es debido a que la resolución del video es muy baja, aunque es suficiente para reconocer los objetos claramente en el entorno remoto, es un factor que reduce tanto el realismo como la inmersión sensorial del sistema.
El factor de calidad de la interfaz: Indica que la interfaz elaborada para realimentar al operador con los datos del robot es la adecuada es de un 61,84%. Cabe mencionar que este factor también se ve reducido debido a al factor de resolución antes mencionado.
Adicionalmente, como realimentación de las personas que realizaron la prueba experimental con el sistema ROMOTEVI, se obtuvo que es necesario la implementación de sonido en el sistema, para generar mayor nivel de presencia e inmersión sensorial ya que al carecer de éste el usuario experimenta una sensación poco natural de observar y no escuchar el entorno remoto.
Conclusiones
Al término de este proyecto se implementó un sistema teleoperado para un robot móvil utilizando visión artificial, el cual posee un 62.95% de telepresencia; este porcentaje representa cuánto se siente inmerso el operador dentro del entorno remoto. El sistema también permite una inmersión sensorial del 58.78% del sentido visual.
De los datos obtenidos en el capítulo 5, se determinó que el sistema captura el sentido visual en un 59.3%; esto se generó abarcando el 22.2% del campo visual binocular del ser humano. Sin embargo, el grado de presencia e inmersión sensorial se ve disminuido porque el usuario experimenta desorientación debido a la reducción de su campo visual.
Se consiguió que la cámara de video realice los mismos movimientos de la cabeza del operador, mediante el uso del casco de realidad virtual; sin embargo, dicho seguimiento presenta un retardo, debido al tiempo de respuesta de la cámara entre comandos. Además, su resolución en cuanto al movimiento es limitada, provocando desplazamientos de la cámara sin fluidez.
De las observaciones, se determinó que la utilización del conjunto HMD y joystick no es la adecuada. El grado de distracción presentado es del 40% y se genera porque el usuario no posee una vista directa al joystick, presentando una tendencia a extraviar la posición de los botones de éste.
Se observó que la resolución del video en el sistema ROMOTEVI provoca una imagen pixelada (carente de nitidez), esto provoca una reducción del nivel de inmersión sensorial. Sin embargo, es suficiente para reconocer los objetos en el entorno remoto y su velocidad resulta adecuada (33fps), con la cual se ha brindado naturalidad al video presentado al usuario.
Recomendaciones
Es recomendable usar una cámara PTZ con un menor tiempo de respuesta para cada movimiento y una mayor resolución en los movimientos, esto con el propósito de mejorar la fluidez y naturalidad a la interacción cabeza-cámara del sistema. Además, debería tener un rango más amplio de movimiento, sobre todo en su eje vertical positivo, el cual debería ser cercano a los 90 grados, para tener un movimiento proporcional al de la cabeza del ser humano.
Debido a que el joystick provoca distracción por la posición de sus botones, se recomienda la utilización de un gamepad, ya que sus mandos poseen posiciones más adecuadas, disminuyendo la tendencia del usuario a desviar la mirada para ubicar la posición de los botones.
Se debería implementar un algoritmo de compresión de imágenes en el servidor del robot para aumentar la resolución de ésta a 800 x 600 pixeles, resolución que se tenía en la versión 1.1 del sistema ROMOTEVI, mantenido una velocidad de transmisión de 24fps. Dicha velocidad es la minina posible para mantener la naturalidad del video.
Se recomienda el uso de un accesorio en la cámara ubicada en el robot para incrementar el campo de visión de la misma. Una opción sería la utilización de un objetivo gran angular, el cual proporciona un incremento de 60 a 180 grados sin distorsionar la imagen. Cabe considerar que éste tiende a exagerar las líneas de perspectiva de los objetos muy cercanos y se debería investigar cuánto influye ello en la percepción visual del usuario.
Al término de las pruebas experimentales, algunos usuarios reportaron la necesidad de poseer audio en el sistema ROMOTEVI, debido a que retroalimentar video desde la cámara sin audio provoca una sensación poco natural al ver y no poder escuchar el lugar remoto que se está explorando. Debido a esto, es recomendable investigar cuánto incrementaría, el grado de presencia e inmersión sensorial, la suma de este factor
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