laufband

"Vorrichtung zum Gehen auf der Stelle"

Um das Realitätsgefühl der Versuchspersonen in der VR-Einrichtung zu steigern, wurde 2001 mit der Entwicklung einer Vorrichtung zum Gehen auf der Stelle begonnen. 

Der mechanische Teil des Systems besteht aus einem industriellem Laufband mit elektrischem Antrieb und Steuerung. 

 

Laufband

  • Begehbare Fläche: 3m x 1.5m
  • Movidrive Antriebsumrichter der Firma SEW-Eurodrive mit RS232 Modul
  • Asynchroner Drehstrommotor mit 1 Kw Leistung
 

 

Sensorik und Regelung (Version 1)

  • Steuerungsrechner Pentium 4 mit 1,5 GHz, 3 GB RAM
  • 2 Videokarten mit BTTV-Chipsatz
  • Betriebssystem LINUX + KDE3 + KDevelop Entwicklungsumgebung + QT-Bibliotheken, selbstentwickelte, objektorientierte Software zur Regelung
  • RS232 Schnittstelle
  • 2 Infrarotfähige CCD Kameras hoher Lichtempfindlichkeit mit Polifiltern links und rechts vom Laufband (siehe Bild)
  • 2 Infrarot Punktlichtquellen seitlich an einer Kappe für den Kopf der Versuchsperson

 

Funktionsweise der Vorrichtung (Version 1)

Links und rechts vom Laufband sind Videokameras angebracht. Diese sind mit dem Steuerungsrechner über Videokarten verbunden. Der Steuerungsrechner ist über serielle Schnittstellen mit der Workstation und dem Laufband verbunden. 

Die Versuchsperson geht normal und frei von jeglichen Anschlüssen auf dem Laufband. Die 2 Videokameras erzeugen Videosignale von den Infrarot-Punktlichtquellen seitlich am Kopf n der sich bewegenden Versuchsperson. Über Bildverarbeitungsroutinen wird die Position jeder der beiden Lichtquellen ermittelt. Bewegen sich die Lichtquellen in Richtung Leinwand, wird das Laufband so angesteuert, dass es sich entsprechend in die Gegenrichtung bewegt. Im Geschwindigkeitsbereich eines Fußgängers wird dadurch die Versuchsperson immer an der gleichen Stelle gehalten – unabhängig wie schnell sie läuft. 
Gleichzeitig wird der Bildrechner über die Bewegung der Versuchsperson informiert und bewegt das Bild der virtuellen Welt entsprechend. 

 

Sensorik und Regelung (Version 2)

  • Bild- und Steuerungsrechner mit Intel Core i7, 2,67 GHz, 4 GB RAM
  • 2 Grafikkarten Geforce 7950GX2 1200 MHz 1024 MB
  • Betriebssystem Windows XP/7 mit Visual Studio Entwicklungsumgebung, Software VICON Nexus, Gamestudio 7 und selbstentwickelter, objektorientierter Software zur Bildgenerierung und Laufbandregelung.
  • 4 VICON MX3+ Infrarotfähige CCD Kameras hoher Lichtempfindlichkeit mit integrierten  Infrarotscheinwerfern rund um das Laufband positioniert.
  • Leichter Helm für die VP mit reflektierenden Punkten.

 

Funktionsweise der Vorrichtung (Version 2)

Das Arbeitsprinzip entspricht prinzipiell der Version 1. Der VICON Rechner erzeugt eine räumliche Repräsentation des Helms in allen Raumachsen in Echtzeit. Aus diesen Koordinaten werden sowohl die notwendige Laufbandbewegung als auch die Bildbewegung in Längsrichtung und als Rotation des Bildes beim Kurvengehen der Versuchsperson berechnet und entsprechend umgesetzt. 

Wie bei V1 geht die Versuchsperson normal und frei von jeglichen Anschlüssen auf dem Laufband. Durch Einbezug von Kopfdrehungen kann die Versuchsperson nun auch Kurven gehen. Dies wird detektiert und in entsprechende Bilddrehungen der VR umgesetzt. Die Versuchsperson läuft im Prinzip mit kleinen Schlenkern nach rechts oder links immer geradeaus – hat aber den stark immersiven Eindruck auf den Wegen der VR ganz beliebig durch die virtuelle Landschaft zu gehen.